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[quote="Nils Hoppenstedt"][quote="rode.damode"] Wie sieht es z.B. aus, wenn ein Körper hochgehoben wird? Da erhöht sich ja auch die Energie. Erhöht sich da auch die Masse? [/quote] Wenn du einem einzelnen Objekt Energie zuführst (z. B. durch chemische Reaktionen beim Laden einer Batterie), dann steigt seine Ruheenergie und damit proportional seine Masse. Beim Hochheben eines Körpers ist die Situation eine andere: Die potenzielle Energie gehört nicht dem Körper allein, sondern dem System aus Körper und Gravitationsquelle. Dadurch ändert sich die Ruhemasse des einzelnen Körpers nicht. Wenn man dem Zweiersystem durch Arbeit (dem Hochheben) Energie zuführt, steigt dessen Gesamtenergie und damit dessen Masse. Und zwar die Masse des Systems, nicht die des einzelnen Körpers Viele Grüße, Nils[/quote]
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TomS
Verfasst am: 25. Nov 2025 16:14
Titel:
DrStupid hat Folgendes geschrieben:
Sollte man da nicht besser sagen, dass Ruhemassen nicht (notwendigerweise) additiv sind?
Stattgegeben.
Sagen wir, dass invariante Massen (und das schließt Ruhemassen ein) i.A. nicht additiv sind.
DrStupid hat Folgendes geschrieben:
Die Summe über die einzelnen Ruhemassen ist doch gar keine sinnvolle physikalische Größe, bei der es sich über eventuelle Erhaltungssätze nachzudenken lohnt.
Stimmt.
Ich hatte das deswegen genannt, weil in der Diskussion zunächst nie von Impulsen die Rede war, jedoch von Energie E und Masse m, sowie von E = mc². Da könnte man meinen, man dürfe E und m identifizieren, und mit E wäre auch m erhalten.
Aber du hast natürlich recht.
DrStupid
Verfasst am: 25. Nov 2025 15:59
Titel:
TomS hat Folgendes geschrieben:
I.A. nicht erhalten ist die
Summe über die einzelnen Ruhemassen
D.h. i.A. ist
und
Sollte man da nicht besser sagen, dass Ruhemassen nicht (notwendigerweise) additiv sind? Die Summe über die einzelnen Ruhemassen ist doch gar keine sinnvolle physikalische Größe, bei der es sich über eventuelle Erhaltungssätze nachzudenken lohnt.
TomS
Verfasst am: 25. Nov 2025 14:58
Titel:
DrStupid hat Folgendes geschrieben:
TomS hat Folgendes geschrieben:
Man beachte, dass für die Ruhemassen kein Erhaltungssatz gilt.
Wie das? Wenn E und p Erhaltungsgrößen sind, dann muss m doch zwangsläufig auch erhalten sein.
Danke für's aufpassen, natürlich muss ich das erklären, für sich betrachtet ist der Satz irreführend.
Gesamtimpuls und -energie für ein System aus N Teilchen oder Körpern sind definiert als
Diese sind erhalten, d.h.
Ebenfalls erhalten ist (trivialerweise) die invariante Masse
des Systems
, d.h.
I.A. nicht erhalten ist die
Summe über die einzelnen Ruhemassen
D.h. i.A. ist
und
Bsp.: ein Elektron und ein Positron annihilieren zu einem Photon-Paar; dann ist m ~ 1 MeV und m' = 0.
DrStupid
Verfasst am: 25. Nov 2025 12:49
Titel:
TomS hat Folgendes geschrieben:
Man beachte, dass für die Ruhemassen kein Erhaltungssatz gilt.
Wie das? Wenn E und p Erhaltungsgrößen sind, dann muss m doch zwangsläufig auch erhalten sein.
rode.damode
Verfasst am: 19. Nov 2025 13:02
Titel:
Ha, das war mal wieder ein Klassiker von mir, nicht das Gesamtsystem zu betrachten.
Nun, das Maschinenbaustudium ist leider schon eine Weile her.
Danke euch für die erhellenden Beiträge.
Hier noch Popcorn für euch.
Viele Grüße
Roger
Nils Hoppenstedt
Verfasst am: 19. Nov 2025 12:12
Titel:
rode.damode hat Folgendes geschrieben:
Wie sieht es z.B. aus, wenn ein Körper hochgehoben wird? Da erhöht sich ja auch die Energie.
Erhöht sich da auch die Masse?
Wenn du einem einzelnen Objekt Energie zuführst (z. B. durch chemische Reaktionen beim Laden einer Batterie), dann steigt seine Ruheenergie und damit proportional seine Masse.
Beim Hochheben eines Körpers ist die Situation eine andere:
Die potenzielle Energie gehört nicht dem Körper allein, sondern dem System aus Körper und Gravitationsquelle. Dadurch ändert sich die Ruhemasse des einzelnen Körpers nicht. Wenn man dem Zweiersystem durch Arbeit (dem Hochheben) Energie zuführt, steigt dessen Gesamtenergie und damit dessen Masse. Und zwar die Masse des Systems, nicht die des einzelnen Körpers
Viele Grüße,
Nils
TomS
Verfasst am: 19. Nov 2025 12:09
Titel:
rode.damode hat Folgendes geschrieben:
OK. D.h. zugeführte Energie erhöht auf jeden Fall die Masse genau um den zugeführten Energiebetrag.
Nur, wenn kein Impuls beiträgt. Andernfalls gilt die o.g. allgemeinere Gleichung.
rode.damode hat Folgendes geschrieben:
Wie sieht es z.B. aus, wenn ein Körper hochgehoben wird? Da erhöht sich ja auch die Energie.
Erhöht sich da auch die Masse?
Jein. In dem Fall darfst du nicht den Körper isoliert betrachten, er befindet sich ja im Feld eines anderen Körpers.
rode.damode hat Folgendes geschrieben:
Das würde bedeuten, dass ein Raumschiff um so schwerer wird, je weiter es wegfliegt.
Ich kann mir nicht vorstellen, dass das so ist.
So verhält es sich auch nicht.
Leider kann man ein Raumschiff nicht einfach im Feld der Erde betrachten wie in der klassischen Mechanik, ohne dabei die Allgemeine Relativitätstheorie zu verwenden. Betrachten wir also stattdessen ein zunächst ruhendes Atom mit verschwindendem Impuls, bestehend aus einem Kern und einem Elektron, sowie ein Photon.
Dann gilt zunächst
wobei der letzte Term der Bindungsenergie (bzw. dem Massendefekt) entspricht. Die Bindungsenergie ist negativ.
Außerdem gilt für das Photon
(m steht wie üblich für die Ruhemassen)
Gesamtenergie und -impuls lauten also
Nach der Absorption des Photons gilt
D.h. das resultierende angeregte Atom trägt zusätzliche Energie und Impuls des Photons. Die Gesamtenergie und der Gesamtimpuls sind erhalten. Die Bindungsenergie des angeregten Atoms ändern sich ggü. dem nicht-angeregten Atom um die Energie des Photons
d.h. das Elektron ist im angeregten Atom schwächer gebunden. Ist das Photon ausreichend energiereich, so wird die Bindungsenergie positiv, das Atom wird ionisiert, das Elektron ist nicht mehr gebunden.
Elektron und Kern haben aber immer die selbe Ruhemasse; diese ändert sich nie.
(dabei immer c=1)
rode.damode
Verfasst am: 19. Nov 2025 11:35
Titel:
OK. D.h. zugeführte Energie erhöht auf jeden Fall die Masse genau um den zugeführten Energiebetrag.
Das wird ja real gemessen.
Ich verstehe es nun so:
Damit die Energieerhaltung nicht verletzt wird, ist z.B. die elektrische Energie dann in der zusätzlichen Masse "gespeichert".
Wie sieht es z.B. aus, wenn ein Körper hochgehoben wird? Da erhöht sich ja auch die Energie.
Erhöht sich da auch die Masse?
Das würde bedeuten, dass ein Raumschiff um so schwerer wird, je weiter es wegfliegt.
Ich kann mir nicht vorstellen, dass das so ist.
Aber was weiß ich da schon.
Viele Grüße
Roger
TomS
Verfasst am: 19. Nov 2025 11:27
Titel:
Lassen wir mal die Ladung und damit auch die Energie, die im elektromagnetischen Feld steckt, weg.
Du kannst einem System nur gemeinsam Energie, Impuls und Masse zuführen, z.B. dem System i=1 die Beträge aus i=2. Dabei kann die Bedingung
für keines der Systeme i=0,1,2,3,4 verletzt werden, d.h. du bist nicht frei, wie du Masse und Energie zuführst. Du hast drei Variablen, von denen jedoch nur zwei unabhängig sind, die dritte ergibt sich automatisch.
Wenn du Energie, Impuls und Masse so wählst, dass dies die oben genannten Gleichungen verletzt, dann verstößt deine Idee gegen ein Naturgesetz.
Da du den Impuls ignorierst, also p=0, haben wir in deiner Notation ein System (bei mir i=1) mit
ein zweites (bei mir i=2) mit
sowie ein neues (bei mir i=0), das aus dem Zusammenführen der ersten beiden (i=1,2) entsteht, also
Nils Hoppenstedt
Verfasst am: 19. Nov 2025 10:38
Titel:
rode.damode hat Folgendes geschrieben:
Weiter oben wird ja gesagt, dass sich die Masse um den Betrag erhöht, der dem Betrag entspricht, der zusätzlich eingebracht wird.
Dann steckt ja die eingebrachte Energie einmal in der zusätzlichen Masse und einmal in der chemischen oder elektrischen Energie.
Das zusammen ist für mich eine wundersame Energieverdoppelung.
Hallo,
Ich denke, das Verständnisproblem entsteht dadurch, dass du Masse und Energie als zwei getrennte „Speicher“ betrachtest. In der Relativitätstheorie gibt es aber nur einen einzigen Energie-Speicher: die Gesamtenergie des Systems im Ruhesystem. Diese Gesamtenergie kann man entweder als „Energie“ oder – äquivalent über E = mc² – als „Masse“ ausdrücken.
Wenn du eine Batterie auflädst, erhöhst du ihre innere Energie. Im Ruhesystem der Batterie ist diese innere Energie identisch mit ihrer Gesamtenergie. Und genau diese Gesamtenergie bestimmt über E = mc² die Ruhemasse. Es gibt daher keinen getrennten Speicher für „chemische Energie“ und „zusätzliche Masse“ – es ist derselbe energetische Inhalt, nur unterschiedlich ausgedrückt.
Viele Grüße,
Nils
Aruna_17
Verfasst am: 19. Nov 2025 10:27
Titel:
rode.damode hat Folgendes geschrieben:
Danke, das mathematisch zu beschreiben macht es verständlicher.
Weißt Du denn, was das Zeichen "=" bedeutet?
rode.damode hat Folgendes geschrieben:
D.h. ein Teil der zusätzlich eingebrachten Energie erhöht auch die Masse.
Nein, das heißt, die
gesamte
eingebrachte Energie erhöht die Masse.
Mit c=1 ist M = E und
dE = dM
rode.damode hat Folgendes geschrieben:
Um der Energieerhaltung nicht zu widersprechen, steckt also nicht alle zusätzlich eingebrachte Energie in der Ladung der Batterie.
Nein.
Dein Denkfehler besteht offensichtlich darin, dass Du meinst, dass ein Teil der Energie als elekrtische Energie und ein Teil als "Massenergie" gespeichert wird.
Das ist falsch.
Die gesamte Energie um die sich die Energie der Batterie erhöht, also auch die elektrische, erhöht auch die Masse, weil (innere) Energie
=
Masse.
rode.damode hat Folgendes geschrieben:
Weiter oben wird ja gesagt, dass sich die Masse um den Betrag erhöht, der dem Betrag entspricht, der zusätzlich eingebracht wird.
Dann steckt ja die eingebrachte Energie einmal in der zusätzlichen Masse und einmal in der chemischen oder elektrischen Energie.
Das zusammen ist für mich eine wundersame Energieverdoppelung.
Nein, weil es das
gleiche
ist.
Energie = Masse
Gespeicherte Elektrische Energie = Zunahme der Masse
Abgeführte elektrische Energie = Abnahme der Masse
Wenn Du einen Eimer mit einem kg gefrorenem Wasser hast,
Kannst Du sagen da ist ein 1 kg Eis drin, was 1 kg Wasser entspricht.
Da hast Du dann auch nicht wundersamerweise 2kg Wasser weil Du das wegen unterschiedlicher Bezeichnungsmöglichkeiten 2 x zählst...
rode.damode
Verfasst am: 19. Nov 2025 09:24
Titel:
Danke, das mathematisch zu beschreiben macht es verständlicher.
Vor allem mit der Energieerhaltung.
Hier in meinen Worten:
ich erhöhe eine Energie E1 (entspricht M1) um deltaE.
Das kann ich aufteilen auf 2 Hälften.
Da Energie der Masse entspricht könnte man es dann so schreiben:
D.h. ein Teil der zusätzlich eingebrachten Energie erhöht auch die Masse.
Um der Energieerhaltung nicht zu widersprechen, steckt also nicht alle zusätzlich eingebrachte Energie in der Ladung der Batterie.
Nur welcher Anteil ist es?
Weiter oben wird ja gesagt, dass sich die Masse um den Betrag erhöht, der dem Betrag entspricht, der zusätzlich eingebracht wird.
Dann steckt ja die eingebrachte Energie einmal in der zusätzlichen Masse und einmal in der chemischen oder elektrischen Energie.
Das zusammen ist für mich eine wundersame Energieverdoppelung.
Viele Grüße
Roger
TomS
Verfasst am: 18. Nov 2025 22:02
Titel:
Man kann das mathematisch wie folgt formulieren:
Wir betrachten zwei Systeme i=1,2, die wir zu einem System i=0 zusammenbringen, das wir anschließend wieder in zwei Systeme i=3,4 zerlegen.
Für jedes einzelne System i=0,1,2,3,4 gilt für Ruhemasse m, Energie E und Impuls p der Zusammenhang *
Außerdem gelten für Zusammenfügen und Trennen die Energie- und Impulserhaltung
Die Energieformen sind dabei irrelevant. Es sind keine Prozesse bekannt, die diesen Zusammenhang oder die Erhaltungssätze verletzen. D.h. egal wie man im zweiten Schritt Masse und Energie aus dem System i=0 entnimmt, die entnommene Energie E_3 und die verbleibende Energie E_4 addieren sich wieder zu E_0; gleiches gilt für die Impulse. Man beachte, dass für die Ruhemassen kein Erhaltungssatz gilt.
* dabei verwende ich die Konvention c=1
Aruna_17
Verfasst am: 18. Nov 2025 17:24
Titel: Re: Perpetuum Mobile
rode.damode hat Folgendes geschrieben:
Nun lasse die reingesteckte Energie wo sie ist, nehme die zusätzlich entstandene Masse
das geht nicht
(Ruhe-) Energie und Masse sind das Gleiche
Wenn Du das eine entnimmst, dann verringerst Du das andere
Qubit
Verfasst am: 18. Nov 2025 17:06
Titel: Re: Perpetuum Mobile?
rode.damode hat Folgendes geschrieben:
Oder anders erklärt:
Wenn ich Energie in eine Masse stecke, und sich dadurch die Gesamtmasse erhöht, müßte doch die hineingesteckte Energie verschwunden sei, wenn sich diese in Masse umgewandelt hat.
Dass Masse und Energie äquivalent sind, ist mir klar.
Dass aber Energie und Masse gleichtzeitig ansteigen, wenn Energie zugeführt wird, ist mir unverständlich.
Wo ist mein Gedankenfehler?
Nein, Masse und Energie steigen nach der SRT gleichermaßen.
Für die Energie unterscheidet man verschiedene "Energieformen", die Masse ist da aber dann die Gesamtenergie. (der Begriff "Gesamtmasse" macht da weniger Sinn)
Ich denke, dein Problem ist dann da auch erstmal ein "begriffliches" Problem, da Masse und Energie in verschiedenen Kontexten stehen.
Sehen wir mal nach der SRT m=E (mit c=1 im entsprechenden Einheitensystem) und betrachten diese Gleichung, wie sie die meisten Physiker heutzutage tun, bezogen auf das Ruhesystem:
Dann ist die Masse ein Maß für Trägheit & Schwere.
Die Energie ist da dann im Sinne der Thermodynamik innere Energie, die sich in Arbeitsvermögen und thermische Energie aufteilen lässt.
Entsprechend ändert sich dann zB. bei der Batterie mit der inneren Energie, was Arbeit und Wärme bedeutet dann auch wieder die Ruhemasse.
Andersherum betrachtet, lässt sich prinzipiell mit Änderung der Ruhemasse auch die innere Energie ändern, indem sie Arbeit leistet und Wärme überträgt.
Masse und Energie sind so zwar quantitativ gleich, aber haben eben unterschiedliche Kontexte (so betrachtet man speziell bei der Batterie die "elektrische Energieform", die man über einen Verbraucher wandeln kann).
Manche betrachten im übrigen E=mc^2 allgemeiner, indem sie auch die (äussere) kinetische Energie mit einbeziehen. Man kommt so dann auf den Begriff der (dynamischen) relativistischen Masse für m. Aber diese ist nicht "lorentzinvariant" und bezieht sich rein auf den Kontext der Trägheit (also verletzt das Prinzip der Äquivalenz von träger und schwerer Masse).
Fazit im Ruhesystem: Energie besteht da aus verschiedenen Energieformen, die ineinander gewandelt werden können, die Masse ist da quantitativ die (innere) Gesamtenergie, die im Kontext von Trägheit und Schwere steht.
,
rode.damode
Verfasst am: 18. Nov 2025 16:44
Titel: Perpetuum Mobile
???
Dass man einer Batterie Masse entnimmt und daraus Energie gewinnt, ist ganz gewiss nicht der Normalfall.
Also noch mal:
Ich stecke in eine Ausgangsmasse eine gewisse Energie rein.
Dadurch soll sich laut oben genannter Aussage nicht nur die Energie, sondern auch die Masse erhöhen.
Nun lasse die reingesteckte Energie wo sie ist, nehme die zusätzlich entstandene Masse und wandle diese in Energie um.
Diese Energie stecke ich wieder in die Masse und erhöhe dadurch wieder die Energie und die Masse.
Das kann ich wiederholen, bis die Gesamtenergie ins unermessliche steigt.
Hab dadurch ein Perpetuum Mobile, was nicht sein kann.
Viele Grüße
Roger
willyengland
Verfasst am: 18. Nov 2025 13:16
Titel: Re: Perpetuum Mobile?
rode.damode hat Folgendes geschrieben:
Also wenn die Masse eines Körpers zunimmt, wenn man ihn erwärmt, oder wie im vorherigen Beitrag, mit einer gewissen Energie auflädt, könnte man doch die zusätzlich gewonnene Masse nehmen, und in Energie umwandeln.
Genau dazu ist ja die Batterie da!
Allerdings kann man nie die gesamte hineingesteckte Energie wieder nutzbar herausbekommen, da der 2. Hauptsatz dem entgegensteht.
rode.damode
Verfasst am: 18. Nov 2025 11:48
Titel: Perpetuum Mobile?
Also wenn die Masse eines Körpers zunimmt, wenn man ihn erwärmt, oder wie im vorherigen Beitrag, mit einer gewissen Energie auflädt, könnte man doch die zusätzlich gewonnene Masse nehmen, und in Energie umwandeln.
Diese Energie kann man dann verwenden, um die Masse weiter zu erwärmen, bzw. aufzuladen.
Das wäre nach meinem Verständnis ein Perpetuum Mobile.
Das steht eindeutig im Widerspruch.
Oder anders erklärt:
Wenn ich Energie in eine Masse stecke, und sich dadurch die Gesamtmasse erhöht, müßte doch die hineingesteckte Energie verschwunden sei, wenn sich diese in Masse umgewandelt hat.
Dass Masse und Energie äquivalent sind, ist mir klar.
Dass aber Energie und Masse gleichtzeitig ansteigen, wenn Energie zugeführt wird, ist mir unverständlich.
Wo ist mein Gedankenfehler?
Viele Grüße
Roger
Rechner!
Verfasst am: 11. Dez 2018 15:27
Titel: Ich habe mal gerechnet.
Also, mein Vorgänger hat bereits etwas dazu erzählt, dass die Masse sich beim Entladen einer Batterie entlädt irsinnig klein ist.
Hier Mal ein rechenbeispiel:
Nehmen wir einen Lithium-auto-akku (hohe Kapazität, Leicht, aber Teuer) mit 100Ah Kapazität, 12Volt Spannung, und 15 Kg Gewicht.
Hier kurz Einheitensalat:
Das Ergibt eine Gesamtenergie von 4.320.000 J die im Akku gespeichert werden kann. Oder 4,32 MJ.
Mit Einstein lässt sich dann die Masse berechen
Dabei habe ich
verwendet
Damit können wir nun den Masseverlust einer Entladung berechnen:
Das heißt nach der Entladung fehlt etwas weniger als ein zwanzigstel nanogramm des 15Kg schweren Akkus. Das zeigt auf, dass relativistische Effekte in der beobachtbaren Welt so klein sind, dass sie einem nicht auffallen.
Gast002
Verfasst am: 15. Nov 2018 23:13
Titel:
Hallo,
Deine weiterführenden Gedanken gehen jetzt ins Gebiet der Kosmologie. Also wie kann man sich vorstellen, was nach der Inflationsphase passiert ist. Da habe ich aber keine wirkliche Ahnung von. Vielleicht kann jemand anders das beantworten.
Beste Grüße
Voessli
Verfasst am: 15. Nov 2018 21:29
Titel:
Ok,
ich glaubs einfach
Meine eigentliche Überlegung ist, dass diese Glockenkurve der Außdehnung des Universums somit beschrieben werden kann. Die anfänglich abrupte Entschleunigung ist doch durch die Entstehung von massehaltigen Teilchen verursacht worden (?). Die allmähliche Abkühlung - also die relativistische Masseabnahme - der Materie führte folglich zur Beschleunigung der noch vorhandenen Expansion.
Oder bin ich jetzt völlig auf dem Holzweg?
Gast002
Verfasst am: 14. Nov 2018 01:26
Titel:
Hallo Voessli,
beide Fragen müssen mit Ja beantwortet werden. Aber versuche es bitte nicht mit einer Küchenwaage nachzuprüfen. Rechne Dir lieber mit der Formel E= mc^2 den Masseunterschied aus, der beim Entladen einer 1,5 V Batterie entsteht, die eine Ladung von 3000mAh hat. Da bewirkst Du mit einmal Draufniesen eine größere Masseänderung.
Den Masseunterschied zwischen warmen und kalten Teilchen kannst Du verstehen, wenn Du daran denkst, daß die Temperatur ein Maß für die mittlere kinetische Energie der Teilchen ist. Warme Teilchen sind also schneller. Bei Benutzung der Relativitätstheorie ergibt sich daraus eine Massezunahme. Aber auch hier muß man mit seeehr vielen Stellen hinterm Komma rechnen.
Beste Grüße
Voessli
Verfasst am: 13. Nov 2018 20:25
Titel: Volle Batterie, Masse, E~Mc²
Hi,
dieses Problem wurde ja bereits öfters thematisiert, ich habe es aber grundsätzlich noch nicht verstanden:
Nimmt die Masse einer Batterie bei Entladung ab? Oder einfacher gefragt, sind kalte Teilchen leichter als warme?
Greez
Tobi