Wieso kann physikalisch gesehen Energie nicht verloren gehen aber auch nicht erzeugt werden (bitte mit Begründung)?
Da ich morgen eine Arbeit zum Thema Energie schreibe und keine Ahnung habe wie das begründet werden soll, wäre es nett wenn mir das jemand sagen könnte und dazu noch eine verständliche Begründung parat hat (ich habe im Internet keine wirkliche Antwort auf diese Frage gefunden).
6 Antworten
Das ist ein Axiom, das heißt ein Gesetz, von dem man ausgeht, dass es gilt, und auf dessen (vermuteter) Gültigkeit vieles aufgebaut wird (andere Gesetze etc.). Ich wüsste nicht, wie man das beweisen kann. Allerdings, wenn es einmal nicht stimmen würde, dann wäre das Gesetz ungültig. Da das aber noch nie vorgekommen ist, ist es aber doch seeehr wahrscheinlich, dass dieser Energieerhaltungssatz stimmt^^
Das hängt mit dem Noether-Theorem zusammen:
Jeder Invariante in den Bewegungsgesetzen entspricht eine Erhaltungsgröße und umgekehrt.
Wenn die Struktur der Bewegungsgleichungen z. B. nicht von der Zeit abhängt, ändert sich bei einem System, das diesen Bewegungsgleichungen folgt, die Energie nicht.
Wenn die Bewegungsgleichungen nicht vom Ort abhängen, bleibt der Impuls erhalten.
Dem Drehwinkel entspricht der Drehimpuls, usw.
Der Energieerhaltungssatz ist zunächst einmal eine Erfahrungstatsache, für die es lange keine weitere Begründung gab.
Im 20. Jahrhundert zeigte Emmy Noether, dass zu jeder 'kontinuierlichen Symmetrie der Wirkung', was zu Deutsch heißt, dass die physikalischen Gesetze von einer kontinuierlichen Variablen wie etwa dem Drehwinkel unabhängig sind, eine Erhaltungsgröße gibt.
Zu besagtem Drehwinkel gehört die Drehimpulserhaltung, zur Unabhängigkeit der grundlegenden Naturgesetze von der Zeit die Energieerhaltung.
Wohl bemerkt: Dass sich ein System S als solches mit der Zeit ändert und dort bei t+Δt ein Vorgang anders abläuft als bei t, tut der Energieerhaltung keinen Abbruch. Entscheidend ist, dass Vorgänge in einem anderen System S', das bei t+Δt in demselben Zustand ist wie S zur Zeit t, Vorgänge zur Zeit t+Δt so ablaufen wie in S zur Zeit t.
Dass du darauf keine Antwort gefunden hast, wundert mich nicht. Die gibt es nämlich nicht.
Als erster beschäftigte sich überhaupt mit den Fragen Wärme, Arbeit und Energie Sadi Carnot. 1824 veröffentlichte er hierzu seine "Reflexions".
Entdeckt wurde das Prinzip der Energieerhaltung 1842 von J. R. Mayer.
Unabhängig davon lieferte J. P. Joule in ausgeklügelten Versuchen experimentelle Beweise für das Prinzip der Energieerhaltung im Zeitraum zwischen 1843 und 1848.
Rudolph Clausius formulierte dann 1850 basierend auf obigen Arbeiten den 1. Hauptsatz in seiner bekannten mathematischen Form.
Alles spricht dafür, dass mit diesem Prinzip die Wirklichkeit des uns bekannten Universums zutreffend beschrieben wird. Es wurde jedenfalls noch kein einziger Hinweis gefunden, dass der Energieerhaltungssatz irgendwann oder irgendwo nicht gelten würde. Eine theoretische Begründung gibt es nicht.
Der Energieerhaltungssatz ist selber die wichtigste Basis vieler anderer physikalischer Gesetze. Die Relativitätstheorie enstand großteils dadurch, dass Einstein den Energieerhaltungssatz auf die Newtonsche Dynamik angewendet hatte.
Als Beispiel:
Eine Glühbirne hat Energie. Dabei geht viel Energie nicht verloren, sondern in Wärmeenergie über
Heißt: Energie geht nicht verloren, sondern wird in eine andere Energieform umgewandelt?
Und warum kann physikalisch gesehen Energie nicht erzeugt werden???