Was passiert mit einer Eisenstange beim Erhitzen?
Hallo Leute!
Verändert sich die Masse einer Eisenstange, wenn man sie schnell erhitzt? (z.B. mit einer normalen Kerze)
6 Antworten
Das hieße du würdest ja Masse aus dem nichts holen, das geht garnicht, nein. Auch das Gewicht wird sich nicht ändern.
Klassisch: Nein, hier gilt die Massenkonstanz.
Allerdings führst du bei der Erwärmung eines Gegenstands diesem Energie in Form von Wärme zu, diese Energie wird in der kinetischen Energie der Teilchen, die den Körper bilden, gespeichert [mv^2 / 2 = E(kin) = f/2 kb*T].
Wie du siehst führt eine Temperaturerhöhung in erster Linie zu einer Erhöhung der Teilchengeschwindigkeit. Nähert sich die Teilchengeschwindigkeit durch Energiezufuhr aber der Lichtgeschwindigkeit an haben wir ein Problem. Denn weitere Energiezufuhr kann dann nicht mehr zu einer Geschwindigkeitserhöhung führen, daher muss sich der andere Faktor, die Masse der Teilchen, erhöhen.
Spielt das praktisch eine Rolle? Nö. Würde der Eisenstab erst schmelzen, dann verdampfen und sich anschließend in Plasma zerlegen bevor eine Massendifferenz messbar wäre? Schon möglich.
Nein. Wo soll die Masse denn herkommen? Lediglich das Volumen ändert sich, weil sich die Stange ausdehnt.
> mit einer normalen Kerze
Damit wird die Stange nicht schnell erhitzt, sondern langsam erwärmt. Dabei kann
- Ruß abgelagert werden -> erhöht die Masse.
- Eisen mit Luftsauerstoff reagieren -> erhöht die Masse.
Davon abgesehen führt Energiezufuhr tatsächlich zu einer Massenzunahme. Nur ist die bei den im Chemielabor üblichen Energien auch auf Präzisionswaagen nicht messbar. Abgesehen davon, dass man glühende Eisenstangen besser nicht auf Präzisionswaagen ablegen sollte.
Wenn Du die berühmte Gleichung E = m * c² nach m auflöst, findest Du heraus, dass Energiezufuhr von 1 kWh (das bringt die Eisenstange locker zum Schmelzen) gerade mal 0,04 µg (ohne Gewähr, bitte nachrechnen) Massenzunahme bewirkt.
Keiner der Antwortgeber hat an eine Oxidation des Eisens gedacht. Wie ändert sich da die Masse?
Die Frage war aber auch was passiert wenn man eine Eisenstange erhitzt, nicht was passiert wenn man eine Eisenstange verbrennt.