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Was ist das Erhaltungsgesetz – Definition

Naturschutzgesetze. Ein Erhaltungsgesetz besagt, dass sich eine messbare Eigenschaft eines isolierten physikalischen Systems nicht ändert, wenn sich das System im Laufe der Zeit entwickelt. Wärmetechnik

Naturschutzgesetze

In der Physik besagt ein Erhaltungsgesetz , dass sich eine bestimmte messbare Eigenschaft eines isolierten physikalischen Systems nicht ändert, wenn sich das System im Laufe der Zeit entwickelt. Diese Eigenschaften werden manchmal als „ Konstanten der Bewegung “ bezeichnet. Diese Größen gelten als ” konserviert “, und die daraus resultierenden Erhaltungssätze können als die grundlegendsten Prinzipien der Mechanik angesehen werden. In der Mechanik sind Beispiele für konservierte Größen Energie, Impuls und Drehimpuls. Die Erhaltungssätze gelten genau für ein isoliertes System.

 

Das Gesetz der Erhaltung der Materie

Das Gesetz der Materieerhaltung  oder das Prinzip der Materieerhaltung besagt, dass sich die Masse eines Objekts oder einer Sammlung von Objekten im Laufe der Zeit niemals ändert, unabhängig davon, wie sich die Bestandteile neu anordnen.

Die Masse kann weder geschaffen noch zerstört werden.

Das Gesetz schreibt vor, dass während einer Kernreaktion , eines radioaktiven Zerfalls oder einer chemischen Reaktion in einem isolierten System die Gesamtmasse der Reaktanten oder Ausgangsmaterialien gleich der Masse der Produkte sein muss .

Das Konzept der Massenerhaltung ist in vielen Bereichen wie Chemie, Mechanik und Fluiddynamik weit verbreitet . In der Chemie kann das Gesetz der Erhaltung der Materie folgendermaßen erklärt werden (siehe das Bild der Verbrennung von Methan). Die Massen von Methan und Sauerstoff zusammen müssen gleich den Massen von Kohlendioxid und Wasser sein . Mit anderen Worten, während einer chemischen Reaktion muss alles, mit dem Sie beginnen, enden , aber es könnte anders aussehen.
Gesetz der Erhaltung der MaterieHistorisch gesehen schlugen bereits die alten Griechen die Idee vor, dass die Gesamtmenge an Materie im Universum konstant ist . Das Prinzip der Massenerhaltung wurde erstmals 1748 von Michail Lomonossow umrissen . Das Gesetz der Erhaltung der Materie (oder das Prinzip der Erhaltung von Masse / Materie ) als Grundprinzip der Physik wurde jedoch Ende des 18. Jahrhunderts von Antoine Lavoisier entdeckt . Es war von großer Bedeutung für den Übergang von der Alchemie zur modernen Chemie . Vor dieser Entdeckung gab es Fragen wie:

  • Warum wiegt ein Stück Holz nach dem Verbrennen weniger?
  • Kann eine Sache oder ein Teil davon verschwinden?

Bei verbranntem Holz bestand das Problem in der Messung des Gewichts der freigesetzten Gase . Die Messung des Gewichts der freigesetzten Gase war aufgrund des Auftriebseffekts der Erdatmosphäre auf das Gewicht der Gase kompliziert . Einmal verstanden, war die Erhaltung der Materie von entscheidender Bedeutung für den Fortschritt von der Alchemie zur modernen Naturwissenschaft der Chemie.

Gesetz der Energieerhaltung

Das Energieerhaltungsgesetz ist neben der Massenerhaltung und der Impulserhaltung eines der Grundgesetze der Physik . Das Energieerhaltungsgesetz besagt, dass Energie von einer Form in eine andere wechseln kann , aber nicht erzeugt oder zerstört werden kann . Oder die allgemeine Definition lautet:

Die Gesamtenergie eines isolierten Systems bleibt über die Zeit konstant.

Gesetz der Energieerhaltung - Pendel
Newtons Wiege. Ein Gerät, das das Gesetz zur Erhaltung der mechanischen Energie und des Impulses demonstriert.

Energie kann als Arbeitsfähigkeit definiert werden . Es kann in einer Vielzahl von Formen vorliegen und kann transformiert von einer Art von Energie zu einem anderen in Hunderten von Möglichkeiten.

Das Verbrennen von Benzin zum Antrieb von Autos ist beispielsweise ein Energieumwandlungsprozess, auf den wir uns verlassen. Die chemische Energie in Benzin wird in Wärmeenergie umgewandelt , die dann in mechanische Energie umgewandelt wird , die das Auto bewegt. Die mechanische Energie wurde in kinetische Energie umgewandelt . Wenn wir die Bremsen verwenden, um ein Auto anzuhalten, wird diese kinetische Energie durch Reibung zurück in Wärme oder Wärmeenergie umgewandelt .

Eine Konsequenz des Energieerhaltungsgesetzes ist, dass eine Perpetual-Motion-Maschine der ersten Art, die Arbeit ohne Energieeintrag erzeugt, nicht existieren kann.

Das Konzept der Energieeinsparung ist in vielen Bereichen weit verbreitet. In diesem Artikel werden die folgenden Felder behandelt:

Gesetz zur Erhaltung der Massenenergie – Massenenergieäquivalenz

E = MC2Zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurde der Begriff der Masse radikal überarbeitet. Die Masse verlor ihre Absolutheit . Eines der bemerkenswerten Ergebnisse von Einsteins Relativitätstheorie ist, dass Masse und Energie äquivalent und  ineinander umwandelbar sind. Die Äquivalenz von Masse und Energie wird durch Einsteins berühmte Formel E = mc 2 beschrieben . Mit anderen Worten, Energie ist gleich Masse multipliziert mit der Lichtgeschwindigkeit im Quadrat. Da die Lichtgeschwindigkeit eine sehr große Zahl ist, impliziert die Formel, dass jede kleine Menge Materie eine sehr große Menge Energie enthält. Es wurde festgestellt, dass die Masse eines Objekts der Energie entspricht, mit der Energie umwandelbar ist und bei außerordentlich hohen Geschwindigkeiten nahe der des Lichts signifikant zunimmt. Unter der Gesamtenergie eines Objekts wurde seine Ruhemasse sowie seine durch die Zunahme der kinetischen Energie verursachte Zunahme der Masse verstanden .

In der speziellen Relativitätstheorie können bestimmte Arten von Materie erzeugt oder zerstört werden , aber in all diesen Prozessen bleiben Masse und Energie, die mit solcher Materie verbunden sind, in ihrer Menge unverändert . Es wurde festgestellt, dass die Ruhemasse eines Atomkerns messbar kleiner ist als die Summe der Ruhemassen seiner Protonen, Neutronen und Elektronen . Die Masse wurde im geschlossenen System nicht mehr als unveränderlich angesehen. Der Unterschied ist ein Maß für die Kernbindungsenergie, die den Kern zusammenhält. Nach der Einstein-Beziehung ( E = mc 2 ) ist diese Bindungsenergie proportional zu dieser Massendifferenz und wird als Massendefekt bezeichnet .

Kernbindungsenergiekurve.
Kernbindungsenergiekurve.
Quelle: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu

Während der Kernspaltung oder Kernfusion wird ein Teil der Masse des Kerns in große Energiemengen umgewandelt, und somit wird diese Masse aus der Gesamtmasse der ursprünglichen Teilchen entfernt, und die Masse fehlt im resultierenden Kern. Die Kernbindungsenergien sind enorm, sie liegen in der Größenordnung einer Million Mal höher als die Elektronenbindungsenergien von Atomen.

Im Allgemeinen tritt sowohl bei chemischen als auch bei Kernreaktionen eine gewisse Umwandlung zwischen Ruhemasse und Energie auf, so dass die Produkte im Allgemeinen eine kleinere oder größere Masse als die Reaktanten aufweisen. Daher ist das neue Erhaltungsprinzip  die Erhaltung der Massenenergie .

Siehe auch: Energiefreisetzung aus der Spaltung

Massendefekt

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Dieser Artikel basiert auf der maschinellen Übersetzung des englischen Originalartikels. Weitere Informationen finden Sie im Artikel auf Englisch. Sie können uns helfen. Wenn Sie die Übersetzung korrigieren möchten, senden Sie diese bitte an: translations@nuclear-power.com oder füllen Sie das Online-Übersetzungsformular aus. Wir bedanken uns für Ihre Hilfe und werden die Übersetzung so schnell wie möglich aktualisieren. Danke.