Äquivalenz von Masse und Energie

1. die Formel

Die Äquivalenz von Masse und Energie stellt das Verhältnis zwischen Masse und Energie aufgrund der relativistischen Physik und anhand nachfolgender Gleichung dar.

Dabei wird E0, die Ruheenergie eines Körpers mit c, der Vakuumlichtgeschwindigkeit und m, die Masse eines Körpers gleichgesetzt. Das ist die wohl populärste Formel der Physik. Doch was sagt sie aus?

1. Ruhemasse

Körper in Ruhe weisen erfahrungsgemäß Masse auf. Misst man ein Laib Brot in Bezug zum Schwerefeld in einer Federwaage, besitzt dieses „völlig abgebremst“ ohne relativistische Masse immer noch ein Gewicht. Diese Masse eines Körpers in seinem Ruhesystem nennt man Ruhemasse (bzw. Ruheenergie). Sie ist invariant, sprich für jeden Beobachter gleich. Gleiche Körper (z.B.: 2 Protonen) haben daher auch die gleiche Ruhemasse.

2. Geschichte

1904 machte man nun eine verblüffende Entdeckung. Schießt man Elektronen in ein Magnetfeld ein, werden diese mit zunehmender Geschwindigkeit weniger vom Magnetfeld abgelenkt. Daraus zog man die Erkenntnis, dass Elementareilchen in bewegtem Zustand eine höhere (träge) Masse und mehr Energie haben als in Ruhe. Es wusste jedoch niemand warum dem so ist, bis Einstein in seinem „Wunderjahr“ 1905 mit seiner Arbeit „Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energiegehalt abhängig?“ des Rätsels Lösung veröffentlichte.

3. relativistische Masse

Körper werden mit zunehmender Geschwindigkeit folglich träger und schwerer.

Misst man ein Elektron in relativer Bewegung besitzt dieses ein höheres Gewicht, als ein ruhendes Elektron (variante Größe). Die so zugenommene träge Masse eines Körpers nennt man relativistische Masse (da sie aus der speziellen Relativitätstheorie herausgeht). Aufgrund des riesigen Umrechnungsfaktors c^2 bemerken wir relativistische Massezu- und abnahmen im Alltag nicht, auf subatomarer Ebene spielen diese beispielsweise aber eine große Rolle.

4. Schlussfolgerungen

Wenn ich einem Körper also Energie (z.B.: kinetische Energie) zuführe, erhöht dies folglich seine Masse. Dieses Phänomen gilt auch umgekehrt. Entnehme ich einem Körper Energie, verringert dies seine Masse. Da C eine Konstante ist, kennt obige Gleichung nur zwei Variablen. Energie und Masse sind schlussfolgernd äquivalent, wie es in etwa Wasser zu Wasserdampf und Eis ist. Jede Masse entspricht einer bestimmten Energiemenge und jede Energiemenge entspricht einer bestimmten Masse. Wobei der Faktor c aufzeigt, dass dabei aus geringer Masse enorm viel Energie und aus enorm viel Energie geringe Massen entstehen.

 

Masse kann in Energie umgewandelt werden. Dieser häufige Prozess vollführt sich beispielsweise bei Atomkraftwerken und innerhalb der Sonne (Kernfusion), die durch ihre abgestrahlte Energie sekündlich 4 Millionen Tonnen Masse verliert.

 

Energie kann in Masse umgewandelt werden. Dieser seltene Prozess vollführte sich vermutlich beim Urknall und vollführt sich beispielsweise in Teilchenbeschleunigern, die tatsächlich aus reiner Energie Materie erschaffen!

5. Verweise

Kommentare: 15
  • #15

    seks portal (Mittwoch, 30 August 2017 18:31)

    nieuładzający

  • #14

    J.G.Karl Gross (Samstag, 22 Juli 2017 21:45)

    Gedanken über meine Behauptungen:
    Der Begriff "Ruhemasse" m ist nicht exakt definiert, weil die Masse sich nur nicht bewegt im Vergleich zu anderen Massen. Ich behaupte, dass die Trägheit der Masse auch dann zunimmt, wenn im Abstand von Milliarden Lichtjahren keine schweren Massen vorhanden wären. Das liegt daran, weil viele Fakten mathematisch erklärt werden, aber nicht physikalisch. Wenn CERN im hoch-vakuierten LHC, Protonen auf 0,866-fache Lichtgeschwindigkeit beschleunigen, verdoppelt sich die Trägheit.
    Frage, warum verdoppelt sich die Trägheit der Protonen? Was ist die physikalische Ursache? Weil
    es keinen leeren Raum gibt!, denn wo immer die s.g. Ruhemasse "m" auftritt, ist das Produkt gemeint aus realer "Urmaterie" und Lichtgeschwindigkeit. Es muss eine reale, nichtrelativistische Urmaterie geben, die man erhält, wenn man gedanklich m dividiert durch c^2. Physikalisch ist es unmöglich, aber
    die Trägheit der Protonen kann durch eine streifende Kollision entstanden sein. Kein Physiker will bemerkt haben, das Einstein, stillschweigend, das als "Äther" tabuisierte Medium auf den Raum seiner
    vierdimensionalen "Raumzeit" übertragen hat. Er hat den leeren Raum, vom Konzept zum Objekt erklärt, um ihn krümmen zu können. Die Versuche von M&M blieben erfolglos, weil sie nicht erkannt hatten, dass der abstrakte Äther die einzig reale, nichtrelativistische Urmaterie ist, und das Licht sich nicht durch den Äther bewegt, sondern, dass die Photonen von der Urmaterie als elektro-magnetische Welle transportiert werden. Also, die Quanten der Urmaterie setzen der Masse m einen Widerstand
    entgegen, wodurch die Trägheit erhöht wird. Diese Theorie muss falsch sein, weil alles, was nicht mit der Urknall-Theorie kompatibel ist, sofort als falsch erklärt wird.

  • #13

    J.G.Karl Gross (Freitag, 17 März 2017 22:19)

    Masse kann in Energie umgewandelt werden? und Energie kann in Masse umgewandelt werden?
    Das muss ich sehr bezweifeln, weil es real betrachtet, weder pure Energie, noch pure Masse gibt, sondern nur das physikalisch untrennbare Produkt mc^2 . Ruhemasse m ist stets relativistisch, wo immer sie in einer Formel steht, d.h. sie ist geschwindigkeitsabhängig, und das bedeutet, sie ist an die Lichtgeschwindigkeit gekoppelt. Nochmals: Das Produkt ist unzertrennlich aneinander gebunden, und selbst eine Supernova kann es nicht trennen. Aber man kann der Ruhemasse weitere mc^2 zuführen
    und erhöht damit scheinbar die Masse, weil man das Produkt vergrössert hat, aber man redet von der "Zuführung von Energie" Diese zugeführte Menge mc^2 kann man wieder entnehmen, jedoch keinen
    kleinsten Anteil von der Ruhemasse. Nutzbare Kernenergie besteht nur aus Bindungsenergie, und die
    wird abgegeben als Photonen, d.h. als elektro-magn. Strahlung. Man spricht von der Fusion auch von
    "Verbrennung" : Die Sonne verbrennt den Wasserstoff zu Helium, der Rückstand einer Verbrennung ist
    Asche, und darum kann man aus fusionierten Elementen keine Kernenergie direkt gewinnen, sondern
    die Atomkraftwerke können nur Bindungsenergie nutzen, indem sie schwerere Elemente aufspaltet.
    ( natürlich besteht die freigesetzte Energie auch aus dem Produkt mc^2 . )
    Ich habe einen Vergleich erdacht, um sich das vorstellen zu können: Die fusionierten Elemente seien
    hartgebrannte Klinkersteine, umgeben von Mörtel und wenn man etwas zusammenmauert, dann bleibt
    manchmal mehr oder weniger Mörtel übrig, und nur der kann energetisch genutzt werden.

    Freundliche Grüsse
    J.G.Karl Gross

  • #12

    J.G.KarlGross (Sonntag, 05 Februar 2017 08:52)

    Etwas Trigonometrie.
    Welche reale Bedeutung haben die Winkelfunktionen, cos und sin für die relativistische Masse “m“ ?
    Wenn bei CERRN im LHC Protonen beschleunigt werden, so erhöht sich deren Trägheit in folgender Weise:
    Eine Beschleunigung der Protonen mit 0,866-facher Lichtgeschwindigkeit, verdoppelt die Trägheit.
    ( nicht die Masse! ) cos 30° beträgt 0,866 ,dann beträgt der sin 30° = 0,5, d.h. Ruhemasse durch 0,5 ergibt die doppelte Trägheit.
    Wie erhält man die erhöhte Trägheit der Protonen? Einfach, indem man die s.g. Ruhemasse der Protonen dividiert durch den Wert des sin
    Beispiel: Die Beschleunigung auf 0,7-fache L.G. ergibt cos 45,57° dann ist der
    sin 45,57° = 0,714, Ruhemasse dividiert durch 0,714 = 1,4-fache Trägheit.
    Rechengang auf Taschenrechner: Eingabe 0,7
    Taste INV drücken
    Taste cos drücken, zeigt 45,57°
    Taste sin drücken, zeigt 0,714
    Taste 1/x drücken, zeigt 1,4-fache Trägheit

    2. Beispiel: Für 0,9-fache L.G. Eingabe 0,9
    Taste INV drücken
    Taste cos drücken, zeigt 25,84°
    Taste sin drücken, zeigt 0,436
    Taste 1/x drücken, zeigt 2,294-fache Trägheit
    Viel Spass mit der Trigonometrie. J.G.Karl Gross

  • #11

    J.G.Karl Grosss (Samstag, 04 Februar 2017 09:41)

    Logik
    Bei dem Urknall muss ein Physiker, mit einer Stoppuhr in der Hand, alles genau registriert haben, und zwar bis 10 ^ - 46 Sek. nach dem Knall. Aus dem Nichts heraus entstand die Gesamtenergie von über 100 Milliarden Galaxien mit je 100 Milliarden Sternen. Der ganze Vorgang ist mathematisch überprüft und mittels vieler Computer-Simulationen wissenschaftlich exakt bewiesen. z.B. Die Hintergrundstrahlung beweist sich durch den Urknall, und dieser beweist sich durch die Hintergrundstrahlung.
    Nur unbelehrbare Besserwisser und “Klugscheisser“ können das bezweifeln. Leider gehöre ich zu denen die das nicht nur bezweifeln, sondern ein Intuition haben, wie im Universum ein Weltraum entstanden sein kann, ohne eine sehr extreme Menge Energie “aus dem Ärmel“ ziehen zu müssen, nämlich durch die Kollision zweier, (vielleicht von Gott erschaffenen ) “Wolken“ aus Urmaterie.
    Durch die Kollision, die kein Urknall war, sondern sich in Milliarden Jahren vollzog, entstanden aus den Quanten der Urmaterie relativistische Baryonen in extremen Mengen. Es konnten sich jedoch keine Elemente höherer Ordnung bilden. Endlich, nach sehr langer Zeit, bekam die Gravitation die Übermacht. Als erstes Element bildete sich Wasserstoff, aber kein Helium. Dann konnten sich die ersten Sterne verdichten, bis es durch Druck und hoher Temperatur in den Sternen zur Fusion kam. Aus vier Wasserstoffkernen entstand ein Heliumkern mit der Kernmasse 4 u.* Wasserstoff besitzt aber die Kernmasse 1,008 u , darum wird 0,032 u, als s.g. Bindungsenergie freigesetzt und diese ist die einzig nutzbare gequantelte elektromagnetische Strahlung, die aus Photonen besteht. ( *u, von universal, bezeichnet die Masse von Atomkernen. )
    Auch die bisher völlig unverstandene, Dunkle Materie besteht aus Protonen und Neutronen, denn bis jetzt sind nur etwa 10 % , der, durch die Kollision entstandenen Pro- und Neutronen, fusioniert zu Elementen höherer Ordnung. Die 90 %, bis jetzt noch nicht fusionierten Baryonen, sind die relativistische Dunkle Materie, welche im galaktischen und intergalaktischen Raum inhomogen verteilt ist, weil es sonst im Raum keine Gravitationslinsen geben könnte.

  • #10

    psychics online uk (Donnerstag, 29 Dezember 2016 17:35)

    underpaying

  • #9

    J.G.Karl Gross (Samstag, 24 Dezember 2016 14:18)

    In dem interessanten Vortrag steck ein sehr bedeutsamer Fehler.

    Energie kann in Masse umgewandelt werden. Dieser seltene Prozess vollführte sich vermutlich beim Urknall und vollführt sich beispielsweise in Teilchenbeschleunigern, die tatsächlich aus "r e i n e r" Energie Materie erschaffen!

    Das ist ein physikalisch unverzeihlicher Fehler, denn es gibt weder reine Energie, noch reine Masse, sondern stets nur das untrennbare Produkt mc^2 Das Zeichen m bedeutet in jeder Formel stets
    relativistische Masse, ganz besonders auch die s.g. "Ruhemasse" z.B. Protonen sind Gyroskope, deren Trägheit auf der Rotation mit Lichtgeschwindigkeit beruht. Ohne Rotation gibt es keine Trägheit der Masse. Die Theorie der Quark ist irreführend, weil die drei Quarks weniger als 1% der Trägheit des Protons ausmachen, sie sollen nur den Unterschied zwischen Neutronen und Protonen erklären.

    Freundliche Grüsse
    J.G.Karl Gross

  • #8

    love charm (Mittwoch, 30 November 2016 13:43)

    idiotowaty

  • #7

    sekstel (Dienstag, 29 November 2016 18:46)

    Szyszce

  • #6

    sextelefon (Dienstag, 29 November 2016 13:16)

    nierozsławienie

  • #5

    wróżki (Montag, 28 November 2016 20:24)

    schmaltze

  • #4

    J.G.Karl Gross (Dienstag, 15 November 2016 19:44)

    Der von mir hoch geschätzte Dr. Harald Lesch, hat einmal in seiner Sendung "Alpha Centauri" erklärt: "Masse ist ein unbekannter Aggregatzustand der Energie, quasi geronnene Energie." Das hat mich sehr überrascht, weil er es erklärt hätte, wenn er es gewusst hätte. Ich behaupte, dass die Energie von 90 Billiarden Joule /kg, gebunden ist in der Rotation der Protonen mit "Lichtgeschwindigkeit" Protonen sind Gyroskope und der Kreiseleffekt erzeugt die Trägheit. Ohne Rotation entsteht keine Trägheit und ohne Trägheit gibt es keine Masse. Die Masse m ist immer relativistisch, auch die s.g. Ruhemasse ist relativistisch, d.h. rotationsabhängig. CERN und DESY beschleunigen Protonen auf 99,9999991% der Lichtgeschwindigkeit und da entsteht exakt eine kinetische Energie von 9*10^16 , d.h. 90 Billiarden Joule / kg. Die Vermutung liegt sehr, sehr nahe, dass die Protonen und Neutronen entstanden sind durch eine Kollision aus Quanten der nicht relativistischen Urmaterie. Diese Kollision war kein Urknall, sondern vollzog sich in einer Zeitdauer von ca. 15 Milliarden Jahren. Wir leben in einem Weltraum, der entstanden sein könnte aus der Kollision zweier Urwolken aus der, seit ewig bestehenden Urmaterie. Der besondere logische Vorteil ist der, dass keine Massen, mit L.G. von einem leeren Raum Transportiert werden mussten, sondern am Ort ihrer Kollision verblieben.
    Freundliche Grüsse
    Karl Gross,


  • #3

    Kurt Gminder (Samstag, 05 Juli 2014 17:10)

    Es ist falsch eine festgefügte Bewegungsenergie einem Objekt zuzuschreiben. Wenn doch zu jedem eine ganz spezielle eigene Bezugssysthem Änderung besteht? Bewegung ist also immer etwas abstrakt-substanzloses welches nur insoweit existents hat als etwas -zwischen- Zwei, aber auch nur wenn die Zwei eine wirklich festgefügte vorgegebene Größe haben(unwahrscheinlich), wenn nicht braucht es dritte Beobachter welche die Ortsveränderungen der zwei zu sich in Bezug nehmen. Also eine fixe Bewegungs-Energie gibt es so nicht, also ist Bewegungsauslösung doch eher von Trägheitsverlust also als etwas rein Passives herumwnkendes zu verstehen welches aber schon von vorhandenen Strukturen ausgelöst wird.

  • #2

    sapereaudepls (Mittwoch, 16 April 2014 20:59)

    Lieber Gminder

    1. "Komm auf den Teppich, rede nicht von Energie sondern -wie gehabt - von BEWEGUNG."
    -> Bewegung ist (kinetische) Energie und kann in jede andere Energieform umgewandelt werden. Das es korrekt ist von Energie zu reden sieht man auch leicht an AKW´s.

    2. "Dann verstehst du dass Bewegung sich wohl kaum in Masse verwandeln wird."
    -> Doch. Das sieht man leicht an Teilchenbeschleunigern. Dort werden Elementarteilchen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und dann zum kollidieren gebracht. Dabei können neue Elementarteilchen entstehen.

    "Ruhe gibts auch nicht weil Bewegungsobjekte immer vielfache Relation zu Allen ist, zu jedem einzelnen hat man eine spezielle Relationsänderung aber auch nur im vergleich gemessen an dritten, so gesehen ist ruhemasse genauso undurchdacht wie die eine Lichtgeschwindigkeit zu den Seitlichen ist auch bei Tempo stillstand. Die eine Geschw. ist Quatsch."
    -> Dem kann Ich aufgrund der Verworrenheit leider nicht ganz folgen. Wenn du es noch einmal geordneter niederschreibst, antworte ich dir gerne.

    Gruß

  • #1

    Gminder (Mittwoch, 16 April 2014 20:22)

    Komm auf den Teppich, rede nicht von Energie sondern -wie gehabt - von BEWEGUNG. Dann verstehst du dass Bewegung sich wohl kaum in Masse verwandeln wird. Ruhe gibts auch nicht weil Bewegungsobjekte immer vielfache Relation zu Allen ist, zu jedem einzelnen hat man eine spezielle Relationsänderung aber auch nur im vergleich gemessen an dritten, so gesehen ist ruhemasse genauso undurchdacht wie die eine Lichtgeschwindigkeit zu den Seitlichen ist auch bei Tempo stillstand. Die eine Geschw. ist Quatsch.


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