Energieerhaltungssatz?
Wenn man beispielsweise 1000l Wasser in den Weltraum befördert mit einer Rakete und diese 1000 Liter dann auf einen Planeten mit 500facher Schwerkraft (übertriebenes Szenario zur Verdeutlichung) durch ein Wasserrad laufen lassen würde und somit mehr Energie erzeugen könnte, als man benötigt hat um die 1000l Wasser in den Weltraum zu befördern, hat man doch mehr Energie erzeugt im Endeffekt oder?Ich könnte mir ein paar Erklärungen teilweise herbeiführen warum das nicht der Fall wäre, aber wirklich Ahnung habe ich davon nicht.
Bitte Erklärungen (von qualifizierten Physikern).
6 Antworten
Ich sage jetzt mal ja, das wäre möglich, und zwar:
Man benötigt mal eine bestimmte Energie, um die 1t Wasser in den Weltraum zu heben.
Sobald man in den Schwerkraftbereich des anderen Planeten kommt, muss man versuchen, die gravitativ potentielle Energie des Wassers in kinetische Energie umzuwandeln (es in Richtung Planet fallen zu lassen). Irgendwann, noch bevor man die Planetenoberfläche erreicht, hätte man die Energie, die auf der Erde verbraucht wurde, wieder zurückgewonnen. Und ab diesem Punkt kommt die Energiebilanz ins Positive, und am Ende hast Du mehr Energie gewonnen als verbraucht.
Das klingt jetzt mal seltsam, da man ja Energie nicht "herstellen" bzw. vermehren kann. Die Lösung liegt darin, dass deine Wassertonne seit der Planetenentstehung schon die potentielle Energie in Bezug auf die Schwerkraft dieses Planeten in sich hat.
Ein anderes, realistisches(!) Beispiel: Das Swing-by-Manöver bei Raumsonden. Diese holen sich Bewegungsenergie von den Planeten, indem sie sich in ausgeklügelten Flugbahnen an ihnen "vorbeifallen" lassen und so ein Stück Bewegungsenergie des Planeten gewinnen und mitnehmen.
du hast nichts anderes gemacht als potentielle energie umzuwandeln um das wasserrad zu betrieben (so wie du das auf der erde auch tust).
stell dir vor du bist auf der erde und musst das wasser noch ein kleines stück bergauf pumpen um über den nächsten gipfel zu kommen, hinter dem das wasser dann ins tal stürzt wo deine turbine steht. ist genau das gleiche.
Die Energie die du auf dem Planeten brauchst um sie nach oben fürs wasserrad zu bringen ist trotzdem gleich. Abgesehen davon hast du beim abschießen, verbrennen und landen eh genug Energie "verschwendet" die in Thermischen Energie umgewandelt wurde um zumindest eine Höhenlage zu erschaffen, in der das wasser schneller strömt durch seine Masse um das Rad anzutreiben. Aber jea paar Physiker sind sich da auch nicht einig beim ees weil weil unser universum ins Leere expandiert und diese Leere das Universum von außen verschlingt und diese verschlungene Masse ist im prinzip Energie aber sie kann nicht einfach so verschwinden.
Nein, man hat in diesem Szenario keine mehr Energie erzeugt. Dieses Szenario verstößt gegen das Prinzip der Energieerhaltung, nach dem die Gesamtenergie im Universum konstant bleibt.
Wenn das Wasser auf einen Planeten mit 500facher Schwerkraft fallen gelassen wird, wird potenzielle Energie in kinetische Energie umgewandelt, was bedeutet, dass die Bewegungsenergie des Wassers zunimmt. Diese Energie kann dann verwendet werden, um ein Wasserrad anzutreiben, aber sie ist nicht mehr als die ursprüngliche Energie, die benötigt wurde, um das Wasser in den Weltraum zu befördern.
Es ist wichtig zu beachten, dass Energie nicht aus dem Nichts erzeugt werden kann. In diesem Szenario müsste ein Teil der Energie, die von dem fallenden Wasser generiert wird, verwendet werden, um das Wasser auf den Planeten zu transportieren, sowie weitere Energie, um den Raketentriebwerken den nötigen Treibstoff zur Verfügung zu stellen. Daher kann man am Ende keine mehr Energie haben als am Anfang.
Hast du an sich nicht denn du musst das Wasser im Gesamtpotential betrachten. Auch wenn das Wasser auf der Erde im Gravitationspotential der Erde eine niedrige Energie hat, hat es im Gravitationspotential des anderen Planeten eine hohe Energie, auch dann wenn es auf der Erde ist.
Also die Verletzung der Energieerhaltung ergibt sich dann wenn du für die Energie nur die potentielle Energie im Gravitationsfeld der Erde rechnest und nicht die Gesamtenergie im gemeinsamen Gravitationsfeld.
Ist in etwa so wie wenn man etwas vom Mond zur Erde bringt, damit die Energieerhaltung passt musst du eben sowohl die Gravitation der Erde als auch vom Mond betrachten.