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Quantenmechanik, Relativitätstheorie und der ganze Rest. Wenn Sie Themen diskutieren wollen, die mehr als Schulkenntnisse voraussetzen, sind Sie hier richtig. Keine Angst, ein Physikstudium ist nicht Voraussetzung, aber man sollte sich schon eingehender mit Physik beschäftigt haben. |
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#1
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Massesteigerung von Körpern gemäß e= mc^2
Hallo zusammen,
ich möchte hier gerne einmal zwei Beispiele diskutieren: a) ein Körper der erwärmt wird b) ein Akku der geladen wird (dessen Temperatur dabei aber nicht verändert wird) Gemäß e=mc^2 erhöht sich mit der Energie des Körpers auch dessen Masse. Das ist experimentell auch bestätigt worden, soweit ich weiß. Mir geht es um die physikalischen Wirkmechanismen dahinter im Fall a) und Fall b). Von selbst - oder aus dem Nichts - kann die Masseerhöhung ja nicht kommen. Habe mir dazu Gedanken gemacht - wollte aber erst mal hören, was ihr dazu sagt, also welche Wirkmechanismen da eurer Meinung nach zum Tragen kommen. Falls diese Dikussion in "eigene Theorien" gehören sollte, dann verschieben. Ich habe hier allerdings keineswegs vor, den Rahmen der Standardphysik zu sprengen (im Gegenteil).
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Schönen Gruß, Chris |
#2
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AW: Massesteigerung von Körpern gemäß e= mc^2
Zitat:
a) wird mit der Zeit an Energie verlieren, da Energie in Form von Strahlung abgegeben wird, bis ein Gleichgewicht mit der Umgebung hergestellt ist (Emission=Absorption). b) ist sich leichter als Kondensator vorzustellen, der geladen ist. Die Energie ergibt sich aus dem Produkt des Potentalunterschiedes in Volt und der geteilten Ladungsmenge in Amperesekunden. Leckströme bewirken, dass mit der Zeit die Ladungsunterschiede ausgeglichen werden. Zitat:
Ein Joule (1 VAs) stehen 1/10^17 kg gegenüber.
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It seems that perfection is attained not when there is nothing more to add, but when there is nothing more to remove — Antoine de Saint Exupéry Ge?ndert von Geku (02.01.24 um 09:30 Uhr) |
#3
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AW: Massesteigerung von Körpern gemäß e= mc^2
Bei a) handelt es sich um kinetische Energie und elektrische Bindungsenergie. Bei b) um elektrische Bindungsenergie.
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#4
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AW: Massesteigerung von Körpern gemäß e= mc^2
Stimmt - eine Erwärmung kann auch die elektrische Bindungsenergie beeinflussen, durch
a) Thermische Ausdehnung. Bei Erwärmung dehnen sich die Atome und Moleküle im Material aus. Diese thermische Ausdehnung kann die zwischen den Teilchen wirkenden elektrostatischen Kräfte beeinflussen. Und das kann dazu führen, dass die Elektronen in den Atomen oder Molekülen unterschiedliche Orbitale einnehmen, was letztendlich die elektrische Bindungsenergie beeinflussen kann. b) Änderung der Elektronenverteilung. Die Erwärmung kann auch dazu führen, dass Elektronen auf höhere Energiezustände in den Atomen gehoben werden. Dies könnte zu einer Änderung der Elektronenverteilung und damit der elektrischen Bindungsenergie führen. Ich möchte aber gerne den Fall betrachten, wo nur die kinetische Energie der Atome/Moleküle erhöht wird. Auch da findet ja dann die beschriebene Massesteigerung statt. Ich denke, ich habe eine Erklärung dafür gefunden, wieso. Das meinte ich mit "Wirkmechanismus dahinter".
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Schönen Gruß, Chris Ge?ndert von physicus (02.01.24 um 20:25 Uhr) |
#5
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AW: Massesteigerung von Körpern gemäß e= mc^2
Zitat:
Die Ruheenergie E und die Ruhemasse m in E=mc^2 sind aber invariante Größen. Da verändert sich nix mit der Masse, gemäß der obigen Gleichung. Das m aus obiger Gleichung solltest du m.E. auch nicht mit "Gewicht" oder "Schwere" gleichsetzen. Das m besteht aus allen möglichen Energien, wie z.B.:
https://www.desy.de/~geiser/Lehre/SS09/MasseFazit09.pdf Die Energiezunahme kann nur ein Beobachter messen, der eine relative Geschwindigkeit >0 zu den Atomen/Molekülen hat. Andersherum erhöht sich aus Sicht der Atome/Moleküle die kinetische Energie des Beobachters. Ein Beobachter der mit den Atomen/Molekülen eine Relativgeschwindigkeit von 0 hat, misst aber eben auch keine kinetische Energie, egal wie schnell sich diese zusammen durch die Raumzeit bewegen, da sie zueinander in Ruhe sind und nur die Ruheenergie/Ruhemasse gemessen werden kann. Masse im herkömmlichen Sinne "entsteht" erst durch die Gravitation, welche ihren Ursprung in der Geometrie der Raumzeit hat und somit mittels ART (beschleunigte Bezugsysteme in der Raumzeit) beschrieben werden muss. Dazu enthält die ART auch die SRT (nicht-beschleunigte Bezugsysteme, also Inertialsysteme) als Grenzfall und wäre somit als "vollständiger" anzusehen. In der Realität gibt es keine unbeschleunigten Systeme, da überall Gravitation Beschleunigungen hervorruft. Die gravitative Zeitdilation wurde z.B. hochpräzise auf der Erde zwischen nur 1 mm höhenunterschied vermessen. Nachzulesen hier: https://www.scinexx.de/news/technik/...eter-massstab/ |
#6
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AW: Massesteigerung von Körpern gemäß e= mc^2
Zitat:
Zufuhr von Wärmenergie => Zunahme der kinetischen Energie der Moleküle/Atome => entspricht einer Erhöhung ihrer (durchschnittlichen) Geschwindigkeit => diese Geschwindigkeitserhöhung führt zu einer (wenn auch sehr sehr kleinen) Massezunahme. Finde ich toll, diesen Gedankengang. Der Wirkmechanismus der Massezunahme ist in diesem Fall also schlicht die Erhöhung der Geschwindigkeit der Teilchen innerhalb des Körpers, aus denen er besteht (nicht die Erhöhung der Geschwindigkeit des Körpers selbst). P.s. Bei allen meinen (Gedanken-)Experimenten befinden sich Experiment und Beobachter in Ruhe zu einander (und näherungsweise in Ruhe zum Bezugssystem der kosmischen Hintergrundstrahlung).
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Schönen Gruß, Chris Ge?ndert von physicus (03.01.24 um 05:15 Uhr) |
#7
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AW: Massesteigerung von Körpern gemäß e= mc^2
Zitat:
Kurzfassung für ein System aus freien Teilchen: Die (Ruhe)Masse des Systems ist die Summe der Energien der Teilchen, gemessen im Schwerpunktsystem. In Vierervektoren: Man addiert die Viererimpulse. Die Norm dieser Summe ist die Ruhemasse. |
#8
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AW: Massesteigerung von Körpern gemäß e= mc^2
Zitat:
Einem Körper wird Energie zugeführt => daraufhin erhöht sich seine Masse. Es gibt nur zwei physikalische Effekte, die in den bisher genannten Experimenten die Masse eines Körpers ändern können: a) Die Erhöhung der Geschwindigkeit der Teilchen des Körpers (Atome/Moleküle) b) der "gravitative Packungsverlust" (GPV) Zum GPV: Dazu betrachten wir mein o.g. Beispiel mit den zwei Kugeln. Der einzige energetische Unterschied eines Zweikugelsystems, bei dem die Kugeln sich berühren, bzw. einem, bei dem die Kugeln ein Stück weit auseinander liegen, ist die Arbeit, die gegen die gravitative Anziehungskraft der beiden Kugeln verrichtet wurde, um diese auseinander zu bringen. Infolgedessen besitzt das "getrennte" Zweikugelsystem eine höhere Energie als das "Kombinierte" und infolgedessen wiederum eine höhere Masse. Rein aufgrund der Tatsache, dass zwischen massebehafteten Objekten eine gravitative Anziehung besteht. Ich stelle die These auf, dass sich die Zufuhr von Energie zu einem Körper in den o.g. Experimenten immer physikalisch in einer Kombination dieser beiden Effekte im Körper manifestiert. Die chemische Struktur und/oder der Zustand der Teilchen im Körper werden geeignet verändert, so dass die Äquivalenz von Masse und Energie erfüllt wird. Und schon hat die Masseveränderung durch Energiezufuhr (oder -verlust) in den genannten Experimenten nichts "geisterhaftes" mehr, sondern basiert auf verständlichen physikalischen Effekten. Das war ein Knoten, den ich ziemlich lange ungelöst im Kopf herumtrug, ein paar Jahrzehnte lang, um genau zu sein ("Wie funktioniert diese ominöse Masseerhöhung durch Energie eigentlich?").
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Schönen Gruß, Chris |
#9
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AW: Massesteigerung von Körpern gemäß e= mc^2
Nein, siehe hier:
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#10
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AW: Massesteigerung von Körpern gemäß e= mc^2
Übrigens dieses hier:
Zitat:
Sondern sie existiert ebenfalls im kräftefreien Raum - und dort äussert sie sich als Trägheit.
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Schönen Gruß, Chris Ge?ndert von physicus (02.01.24 um 22:33 Uhr) |
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