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Re: Masse-Energie

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Stefan Ram wrote:
> 
> "Dr. Joachim Neudert" <neudert@5sl.org> writes in ger.ct:
> |Beispielsweise von der Masse-Energie-Äquivalenz der Relativitätstheorie
> |wurden viele erst so richtig überzeugt, nachdem die Wasserstoffbomben
> |ihre Leistungsfähigkeit unter Beweis bestellt haben.
> |Das ist ein großer Unterschied zum Glauben.
> 
>   Die wenigsten gehen ja hin und bestimmen die Masse einer Bombe
>   einmal vor der Explosion und einmal hinterher und vergleichen
>   dann die beiden Werte. Insofern müssen sie also doch wieder
>   den Aussagen von Experten über die Massendifferenz glauben.

Die Massendifferenz kann man ja auch ohne Bombe nachpruefen, 
indem man die Atommassen vor und  und nach der Reaktion vergleicht.
z.B. bei der Kernfusion D+T -> He4 + Neutron.

> 
>   Chemischer Sprengstoff verliert ebenfalls genau die Masse-Energie,
>   welche in Impulsenergie umgewandelt wird. Warum glauben^H^H^H^H^H^H^H
>   sind die Leute bei der einen Explosionsart plötzlich überzeugt
>   und bei der anderen nicht?

Weil die Massendifferenz beim chemischen Sprengstoff so kleiner ist 
als man Molekulargewichte messen kann.
H2O+H2O  ist schwerer als H2+H2*O2 aber der Unterschied liegt 
unterhalb der Messgenauigkeit.


> 
>   "Masse-Energie-Äquivalenz" ist etwas wie "Auto-Fahrzeug-Äquivalenz"
>   (oder Menschen-Affen-Äquivalenz): Die Masse ist eine /Form/ der
>   Energie, nämlich Masse-Energie. Alle anderen Formen der Energie,
>   wie Wärmeenergie oder Bindungsenergie tragen zur Masse-Energie bei.
> 
>   Es gibt nur eine Energieform, die /nicht/ zur Masse beiträgt, und
>   das ist die /Impulsenergie/.

Kann das richtig sein ?
Die Waermeenergie ist doch die Bewegungsenergie der Atome.
Ein mit hoher Geschwindigkeit drehender Kreisel enthaelt mehr Energie
als ein ruhender und hat daher auch mehr Masse. Aber das ist doch zweifellos
Impulsenergie.



>  Die Energie E eines Systems ist im
>   allgemeinen mit der Masse m und dem Impuls p des Systems durch:
> 
> E² = (mc²)² + (cp)²                                                  (1)
> 
>   verbunden, wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist.
> 
>   Und die Masse-Energie kann /nicht/ in Impulsenergie umgewandelt
>   werden! 

Bei der Kernffusionsreaktion die ich oben angegeben habe passiert aber genau
das. Ein Deuteriumkern und Tritiumkern fusionieren und es entsteht ein Helium4 Kern
und ein Neutron. Die Fusionsenergie steckt in den kinetischen Energien
von Neutron (80%) und He4 (20%).

> Im Gegensatz zu dem, was ich in den beiden ersten
>   Absätzen (zur Vereinfachung) zunächst selber schrieb,
>   bleibt die Masse bei Explosionen erhalten!

Bei einer normalen Explosion auf der Erde sicherlich, denn die wird in Waermenergie in
der Umgebung umgesetzt und das ist dann wieder Masse, abzueglich der Energie die
abgestrahlt wird.

Das passiert aber auch bei deiner Photonengeschichte, wenn die Photonen
absorbiert werden.

> 
>   Um dies zu verstehen, sehen wir uns ein einfaches Model einer
>   Explosion an: Ein Elektron trifft auf ein Positron. Beide können
>   dann unter Emission zweier Photonen zerstrahlen, das heißt,
>   Elektron und Positron verschwinden und zwei Photonen entstehen.
>   Ich nehme jetzt einmal an, daß das passiert. Dabei verwende
>   ich ein Koordinatensystem, in dem der gemeinsame Schwerpunkt
>   von Elektron und Positron vor der Zerstrahlung ruht. In diesem
>   System ist der Impuls des Systems Elektron + Positron also 0.
> 
>   Bei der Zerstrahlung des Elektron-Positron-Paars wird die
>   Masse in Strahlung umgewandelt, denn jeder weiß, daß Photonen
>   keine Masse haben.
> 
>   Nur ist das eben nicht richtig! Denn wegen der Impulserhaltung
>   ist auch der Impuls des Photonenpaars nach der Zerstrahlung
>   gleich 0, und aus (1) folgt dann, daß die gesamte Energie des
>   Photonenpaares Masse-Energie ist. Die Masse des Photonenpaars
>   ist dieselbe Masse, welche das Elektron-Positron-Paar
>   vorher hatte. Die Masse blieb also erhalten.
> 
>   Erst, wenn man an Stelle eines Paares aus zwei Photonen nur
>   ein einzelnes dieser beiden Photonen isoliert betrachtet,
>   dann hat man ein System ohne Masse, dessen gesamte Energie
>   nun Impulsenergie ist.
> 
>   Die "Umwandlung" von Masse-Energie in Impulsenergie erfolgt
>   also nicht bei der Zerstrahlung von Elektron und Positron,
>   sondern nur, /falls/ jemand eines der beiden erzeugten
>   Photonen dann isoliert betrachtet.
> 
>   Wenn ein Photon auf der Erde detektiert wird, das aus dem
>   Kosmos kam, weiß man in der Regel nicht, ob es Teil eines
>   Photonenpaares ist. Dann ist es also ganz passend, dieses
>   Photon isoliert zu betrachten. Betrachtet man aber eine
>   Erzeugung eines Photonenpaares, so ist es ganz naheliegend,
>   dieses Paar als ein System zu betrachten. Was man als
>   System betrachtet, ist jedem freigestellt, aber wenn man
>   Aussagen über Umwandlungen und Erhaltungen machen will, sollte
>   man alles, was in den Prozeß eingeht (Elektron und Positron),
>   mit allem vergleichen, was aus dem Prozeß herauskommt
>   (ein Paar zweier Photonen).

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Re: Masse-Energie Carla Schneider <carla_sch@yahoo.com> - 2023-02-07 09:04 +0100

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