Was ist Energie

[Timm]

Zitat von Jogi

:Energie ist eine Erhaltungsgröße im Universum.

Allerdings nur lokal, Jogi, global gesehen ist die Sache undurchsichtig. In der ART gibt es keine globale Energieerhaltung und - davon unabhängig - die Vakuumenergiedichte (kosmologische Konstante) ist bei einem expandierenden Friedmann-Lemaitre Universum zeitlich konstant. Das nur nebenbei, hat ja mit dem Thema nichts zu tun.

Gruß, Timm

[Hawkwind]

Zitat von fossilium

Hi Hawkwing,



Diese Antwort scheint mir ziemlicher Stuß zu sein, da ein ein abgeschlossenes System im Gleichgewicht keine Fähigkeit hat, Arbeit zu leisten, dennoch sehr viel (innere) Energie haben kann. Definition ist in jedem Fall unvollständig.

Ich sprach von klassischer Mechanik und nicht von statistischer Mechanik oder Thermodynamik. Dass diese Definition über Arbeit, die geleistet werden kann, Sinn macht, das lässt sich nicht ernsthaft bezweifeln und leicht demonstrieren. Das diskutiere ich nicht, sondern empfehle einen Physik-Kurs oder -Buch in klassischer Mechanik

Zitat von fossilium

Diese Definition kann ich - glaube ich - nicht akzeptieren, da meines Wissens die Zeitinvarianz nur für abgeschlossene Systeme gilt. Aber offene Systeme haben auch Energie.

Klar, aber sie ist für offene Systeme keine Erhaltungsgröße und dort deshalb weit weniger nützlich.
Damit das Konzept "Energie" sinnvoll genutzt werden kann, empfiehlt es sich, abgeschlossene Systeme zu identifizieren - selbst dann, wenn das nur näherungsweise geht.

Zitat von fossilium

Feynman behauptet: "Es ist wichtig einzusehen, dass wir in der heutigen Physik nicht wissen was Energie ist."
Dann müßten wir aufhören, darüber zu reden und damit Physik zu betreiben, denn wir wissen nicht was wir tun.

Ja, wir haben natürlich eine intuitive Idee davon, sollten aber vorsichtig sein.
Letztlich ist Energie nichts als ein Konzept, das sich Physiker ausgedacht und im Laufe der Zeit weiterentwickelt haben, um Gesetzmäßigkeiten für die in der Natur beobachteten Phänomene zu formulierenn (z.B. Erhaltungsgesetze): das ist das, was Physik leisten kann und das ist - meinem Verständnis nach - auch ihr Ziel. Dabei ist "Energie" extrem nützlich.

[Benjamin]

Zitat von fossilium

kann mir einer in ein paar präzisen und verständlichen Worten sagen, was man aus der Sicht des Physikers unter "Energie" versteht ?

Energie ist Masse mal Fläche durch Zeit zum Quadrat oder in SI-Einheiten:

[E] = kg*m²/s²

[Hawkwind]

Zitat von Benjamin

Energie ist Masse mal Fläche durch Zeit zum Quadrat oder in SI-Einheiten:

[E] = kg*m²/s²

oder in natürlichen Einheiten noch viel einfacher

[Energie] = 1 / [Länge]

[Benjamin]

Zitat von Hawkwind

oder in natürlichen Einheiten noch viel einfacher

[Energie] = 1 / [Länge]

Nein, die Dimension der Energie muss in jedem Einheitssystem Masse*Länge²/Zeit² haben! Die Einheit kann variieren, nicht aber die Dimension.

[Hawkwind]

Zitat von Benjamin

Nein, die Dimension der Energie muss in jedem Einheitssystem Masse*Länge²/Zeit² haben! Die Einheit kann variieren, nicht aber die Dimension.

Ich denke, es hängt schon davon ab, was deine Basisgrößen sind und was die abgeleiteten sind. So sind in natürlichen Einheiten etwa viele physikalische Größen dimensionslos (wie etwa Geschwindigkeiten) und Größen, die in SI und anderen Einheiten unabhängige Basisgrößen sind, sind in natürlichen Einheiten voneinander abhängig.

So kann man in natürlichen Einheiten alle Dimensionen auf die der Energie zurückführen:

[L] = [T] = 1/[E]

usw. im natürlichen Einheitensystem,


Siehe z.B. die Tabelle auf der 1. Seite von

http://www.phys.ufl.edu/~korytov/phz..._SMsummary.pdf

oder auch hier ein Satz dazu
http://www.crcnetbase.com/doi/abs/10...0849387753.axb

[Benjamin]

Zitat von Hawkwind

So kann man in natürlichen Einheiten alle Dimensionen auf die der Energie zurückführen:

[L] = [T] = 1/[E]

Einwand akzeptiert. Wobei hiernach die Energie weiterhin die Einheit Energie hat, bzw. meist eV, was ja wiederum kgm²/s² entspricht. Allerdings sehe ich das eher als einen mathematischen Trick an, der das Rechnen erleichtern kann. Die Definitionen sind relativ abstrakt gewählt, da kann die Bezeichnung "Natürliche Einheiten" nicht darüber hinweg täuschen.

Freilich ist kgm²/s² auch eine erfundene Definition. Aber die SI-Einheiten haben immerhin eine empirische Grundlage, d.h. sie sind anschaulich.

Was Energie letztlich ist, würde ich - von einer höheren Warte aus betrachtet - folgendermaßen beantworten: Ich weiß es nicht.

[Hawkwind]

Zitat von Benjamin

Allerdings sehe ich das eher als einen mathematischen Trick an, der das Rechnen erleichtern kann. Die Definitionen sind relativ abstrakt gewählt, da kann die Bezeichnung "Natürliche Einheiten" nicht darüber hinweg täuschen.

Es ist einerseits sicherlich auch ein Trick der Theoretiker, um einiges an Schreibarbeit einzusparen; aber andererseits verdeutlicht dieses System auch die enge Verwandtschaft zwischen Paaren physikalischer Größen, die uns die Speziellen Relativität offenbart hat - so zwischen räumlichen und zeitlichen Abständen sowie zwischen Masse und Energie; diese werden jeweils in den gleichen Einheiten gemessen.

Für den Alltag ist es aber sicher nicht so praktisch eine Zeitspanne in Einheiten von [GeV]^-1 anzugeben.

Zitat von Benjamin

Was Energie letztlich ist, würde ich - von einer höheren Warte aus betrachtet - folgendermaßen beantworten: Ich weiß es nicht.

Genau: immer schön bescheiden bleiben - sehe ich aber auch so.

[Hermes]

Hallo,

Zitat von JoAx

Wir lernen über die Natur ja nicht von "Unten" nach "Oben", sondern von der "Oberfläche" in die "Tiefe". Wenn man also zuerst etwas über Kräfte lernt, heisst es noch nicht, dass diese auch primär sind.

das ist ein wichtiger Punkt finde ich.
Kräfte könnten auch nur ein "Ausdruck" von etwas sein.
Aber von was ? Physikalisch sind es immer nur Kräfte die etwas bewirken; stimmt das?
Also kann die Ursache von Kräften selbst nicht "physikalisch" im üblichen bisherigen Sinn sein.

Zitat von JoAx

Energie ist imho eine abstrakte (aber keineswegs mystische) Grösse.

Das kommt auch darauf an, was man unter 'Mystik' versteht...
Die Ursache der Energie selbst kann vielleicht gar nicht physikalisch erklärt werden.
Was mich an die Indifferenz der Physik zwischen Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft erinnert, die ganz im Gegensatz zu unserer Erfahrung der erlebten Realität des 'Jetzt' steht.
Dieses 'Jetzt' gibt es physikalisch nur als einen von vielen, aber keinesfalls hervorgehobenen Moment; das 'Jetzt' ist physikalisch nicht erklärbar.


Vielleicht hilft es zu versuchen Relationen zwischen Dinge die sich nicht weiter erklären lassen und die rätselhaft sind zu finden.
Wir wissen nicht was Zeit (vor allem der Zeitverlauf, das Jetzt) ist, wodurch und ob sie ausgelöst ist und so verhält es sich auch mit der Energie.
Deshalb finde ich den Gedanken naheliegend, daß der Zeitverlauf letztendlich mit dem was wir Energie nennen identisch ist.

Was hat man davon?
Na zumindest nur noch ein großes Rätsel.
Wie das Bewußtsein übrigens auch...
1+1+1 zusammenzählen...?(!)



Grüße
Hermes

[fossilium]

Hi Yogi,

da muß ich nochmal drauf eingehen - nimms mir nicht übel:

Zitat von Jogi

:Überbleibsel?.

Ich meine Überbleibsel, da die kinetische Energie eines nach der Entstehung davonfliegenden Atoms sich dadurch verringern kann, daß es ein paar Strahlungsquanten spontan abgibt. Der Grund warum nicht dadurch nach Milliarden Jahren alle Atome zum Stillstand gekommen sind, hat einen anderen Grund, der liegt in der Asymmetrie der Energieumwandlungen begründet.

Zitat von Jogi

:Energie ist eine Erhaltungsgröße im Universum.

Glaub ich nicht. Wieso ist Energie eine Erhaltungsgröße ?
Wenn was eine Erhaltungsgröße ist, dann die Summe aus Masse und Energie. Die zwei sind natürlich äquivalent, aber gerade deshalb ist es nur die Summe.

War nur so ein Gedanke nebenbei.

Gruß Fossilium.