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Energieerhaltungssatz: Beispiele und Erklärung

Energieerhaltungssatz: Beispiele und Erklärung

Der Energieerhaltungssatz besagt, dass Energie zwar transformiert und von einer Form in eine andere umgewandelt werden kann. Das heißt, die Gesamtmenge davon in einem isolierten System ändert sich nicht mit der Zeit.

Dieses Gesetz wurde von Julius von Mayer ausgesprochen.

Achtsamkeit
Achtsamkeit

Dieses Gesetz darf nicht mit dem von Albert Einstein aufgestellten Massenerhaltungssatz verwechselt werden.

Das Prinzip der Energieerhaltung hat je nach dem Gebiet der Physik, auf das wir uns beziehen, besondere Ansichten. In diesem Artikel beziehen wir uns auf zwei besondere Fälle:

  1. In der klassischen Mechanik.

  2. In der Thermodynamik.

Energieerhaltungssatz in der klassischen Mechanik

In der Newtonschen Mechanik besagt das Erhaltungsprinzip: „Die gesamte mechanische Energie eines geschlossenen Systems von Körpern, zwischen denen nur die inneren Kräfte des Systems wirken, bleibt konstant.“

Einfach ausgedrückt: Ohne dissipative Kräfte (z. B. Reibungskräfte) kommt Energie nicht aus dem Nichts und kann nicht verschwinden. Sie können nur in andere Energiearten umgewandelt werden.

Treten dissipative Kräfte wie die Reibungskraft auf, wird eine bestimmte Energiemenge in eine andere Energieform (z. B. in thermische Energie) umgewandelt.

Energieerhaltungssatz in der Thermodynamik

In der Thermodynamik wird der Erhaltungssatz als erster Hauptsatz der Thermodynamik formuliert : "Die vom System aufgenommene Wärmemenge wird verwendet, um seine innere Energie zu ändern und Arbeit gegen äußere Kräfte zu verrichten."

Der Energieerhaltungssatz besagt, dass es keine Perpetuum Mobiles der ersten Art gibt. Sadi Carnot zeigte, dass solche Prozesse unmöglich sind.

Beispiele für den Energieerhaltungssatz

Um zu verstehen, wie das Energieerhaltungsgesetz funktioniert, listen wir einige Beispiele auf:

  1. Ein Achterbahnauto führt bei jeder Kurve verschiedene Umwandlungen von potentieller Energie und kinetischer Energie durch. Wenn es am höchsten ist, ist fast die gesamte Energie Gravitationspotentialenergie. Wenn es dann nach unten geht, nimmt die Geschwindigkeit zu und die Energie wird in kinetische Energie umgewandelt.

  2. Ein elektrischer Generator hat die Fähigkeit, mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln.

  3. Die Verbrennung eines Holzfeuers wandelt die chemische Energie des Brennstoffs in thermische Energie um, um seine Umgebung zu erwärmen.

  4. Beim Schmelzen des Eises dient ein Teil der zugeführten Wärme dazu, die Temperatur bis zum Schmelzpunkt abzusenken. Von diesem Moment an wird der gesamte Energiefluss verwendet, um den Phasenwechsel von fest zu flüssig durchzuführen.

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Erscheinungsdatum: 10. Februar 2020
Geändert am: 30. Juni 2022