Hi, wie berechne ich die Gewichtszu- und Abnahme von Kondensatoren, wenn
sie gefüllt werden bzw. sich wieder entfüllen? Muss ich mit dem
Elektronengewicht rechnen bzw. mit dem Atomgewicht des verwendeten
Materials? Muss ich gasförmig rechnen, weil die Elektronen ja in einer
Art "Gaswolke" befindlich sind, kann ich idealisiert mit
Idealgasgleichungen rechnen oder sind Realgasgleichungen mit mehreren
Kondensatorbeiwerten zu verwenden? Was passiert, wenn ich verschiedene
Stromarten verwende, also Gleich- oder Wechselstromarten?
Du kannst die Ladung(Anzahl an Coulomb im Kondensator) bestimmen
Von der Ladung dann auf die Menge der Elektronen und von da aus dann
dank des Herren Milikans auf die Masse kommen.
Strom (AC oder DC) ist egal, du musst nur irgendwie raus kriegen,
wieviele Elektronen stecken gerade dadrin
EDIT- nach dem Denken:
Da ein Stromkreis aber geschlossen ist, ist fraglich nicht ob die
gleiche Anzahl an Elektronen rein und raus- GLEICHZEITIG- fließt, sodass
du bei +-0 landest...
Ggf. dann höchstens E=mc^2=1/2CU^2
Von der (+)-Platte des Kondensators werden beim Aufladen Elektronen auf
die (-)-Platte verschoben, von daher wiegt der Kondensator gleich viel.
Er wird dennoch um ∆m "schwerer", gemäss
0,5 C U² = ∆m c²
Bei der Zunahmen der Masse halt nach Einstein 1/2 C U² / c² , was nicht
wirklich messbar ist.
Für das Gewicht wesentlicher wäre vermutlich die Abnahme des Volumens,
weil sich die Elektroden anziehen und damit das Dielektrikum
zusammenpressen. Mit der Dichte der Luft gibt das dann minimal weniger
Auftrieb.
Die nach E=m*c^2 ausgerechnete Masse wirkt sich auf die träge und nicht
auf die schwere Masse aus. Also keine Gewichtszunahme aber es dauert
länger den Kondensator zu beschleunigen oder zu verzögern.
Träge und schwere Masse sind doch wenigstens proportional ?
Aus Wikipedia:
"Die Gleichheit von träger und schwerer Masse ist durch Experimente
höchst genau bestätigt.[1] Die klassische Mechanik hat für diese
Gleichheit keine Erklärung. In der Allgemeinen Relativitätstheorie wird
die „Wesensgleichheit“ von Schwere und Trägheit in Form des
Äquivalenzprinzips vorausgesetzt."
>In der Allgemeinen Relativitätstheorie wird>die „Wesensgleichheit“ von Schwere und Trägheit in Form des>Äquivalenzprinzips vorausgesetzt."
Das trifft auch im alltäglichen Leben zu: Mein Kollege wir immer
schwerer
und dadurch steigt im gleichen Maße sein Trägheit.
(Ouh, hoffentlich liest der nicht mit, sonst gibt das Mecker vom
Meister!)
;-)
MfG Paul
Meine Lieben Herren,
ihr alle scheint meinen Beitrag nicht ernst zu nehmen und macht Euch
alle einen Spaß aus meiner ersthaft gestellten Frage. Das ist die
Erkenntnis der Butzelfrau.
In Happyness together trinekn wir alle Kakao mit Milch.
Kondensatoren können nur in einem
geschlossenen Stromkreis ge- oder
entladen werden.
Gelangt nun ein Elektron durch den Strom-
fluß auf die eine Platte muss ein
anderes Elektron die andere Platte verlassen.
In der Summe bleibt die Masse also gleich.
hehe lustige frage dennoch..
ein goldcap mit 1F, laden auf 5V.. wieviel gewicht macht da die energie
aus?
und dem gegenüberstellen: was wiegt so ein 1F goldcap.
das ganze dann nochmal mit liIon akkus.. zB ein billiger handy akku mit
1Ah und 3.7V, was wiegt der geladen und entladen?
und zum schluss dann noch ne dicke autobatterie, 12V, um die 100Ah
diese frage nach gewichtsänderung durch ladung/entladen tauchen in der
tat immer wieder auf..
letzte frage die dann noch kommt: speicherträger, sind die mit
zufallszahlen oder leer (mit 0x00) oder alles auf 0xFF oder mit
informationen schwerer? ;D
Beim Laden eines Kondensators gibt es zuerst einmal keine
Gewichtsänderung wegen irgendwelcher Elektronen:
Was an der einen Platte an Elektronen draufgeschaufelt wird, kommt aus
der anderen Platte. Der Kondensator ist ja Teil eines Stromkreises.
Als weitere Ursache für eine Gewichtsänderung könnte mit dem
Masse-Energieäquivalent begründet werden.
Aber auch daraus wird nichts: die von draußen in den Kondensator
kommende Energie wird ja nicht in Masse umgewandelt sondern bleibt als
elektrische Energie gespeichert. Erst bei einer Umwandlung von Energie
in Masse oder umgekehrt spielt E = mc² eine Rolle.
Was passiert ist, dass im Kondensator Energie gespeichert wird. Diese
Energie ist auch Masse, somit wird er um diese Energiemenge schwerer.
Bei Elektrolytkondensatoren ist aber natürlich der Einfluss durch das
langsame Ausdampfen des Elektrolytes deutlich größer.
> Erst bei einer Umwandlung von Energie> in Masse oder umgekehrt spielt E = mc² eine Rolle.
Nein:
Auch Photonen ( "Lichtteilchen" ) haben bereits eine Masse, ohne dass
sie ihre Energie
W = h*f in W = mc²
umwandeln müssten.
> Die Masse-/Gewichtszunahme von Energiespeichern auf Grund der Masse-> Energie-Äquivalenz ist im Forum schon mehrfach diskutiert worden, ...
Und die Auswirkung dieses Effektes auf die Praxis ( der Makrophysik )
ist i.d.R. beherrschbar ...
also, wir haben mal im physik-unterricht ausgerechnet, dass eine
durchschnittliche Autobatterie mit 1.2kwh im aufgeladenen zustand ca 40
nanogramm mehr wiegt.
Und 25gWh "wiegen" 1 gramm.
Wir haben 3 mal nachgerechnet, weil mein Lehrer diese doch recht hohen
Massen nicht glauben wollte ;)
Ulrich schrieb:> Für das Gewicht wesentlicher wäre vermutlich die Abnahme des Volumens,> weil sich die Elektroden anziehen und damit das Dielektrikum> zusammenpressen. Mit der Dichte der Luft gibt das dann minimal weniger> Auftrieb.
Was wird hier eigentlich erklärt?
felixh schrieb:> also, wir haben mal im physik-unterricht ausgerechnet, dass eine> durchschnittliche Autobatterie mit 1.2kwh im aufgeladenen zustand ca 40> nanogramm mehr wiegt.> Und 25gWh "wiegen" 1 gramm.
Gramm-Wattstunden?
> Wir haben 3 mal nachgerechnet, weil mein Lehrer diese doch recht hohen> Massen nicht glauben wollte ;)
Und wie sah die Rechnung aus?
U. B. schrieb:>> Erst bei einer Umwandlung von Energie>> in Masse oder umgekehrt spielt E = mc² eine Rolle.>> Nein:> Auch Photonen ( "Lichtteilchen" ) haben bereits eine Masse, ohne dass> sie ihre Energie>> W = h*f in W = mc²>> umwandeln müssten.
oioioi....
Bevor das jemand glaubt:
Photonen haben ihre Masse nur, solange sie sich mit Lichtgeschwindigkeit
bewegen - eben genau m*c² entsprechend ihrer Energie.
Dagegen haben Photonen KEINE Ruhemasse, d.h. beim Abbremsen unter die
Lichtgeschwindigkeit verlieren sie schlagartig ihre gesamte Masse, die
bisherige Energie geistert irgendwie anders durch die Gegend und das
bisherige Photon ist einfach weg.
Hätten Photonen bereits von vornherein eine Ruhemasse, könnte man sie ja
nicht mit endlicher Energie auf Lichtgeschwindigkeit bringen, weil ihre
Masse dann gegen unendlich gehen würde bei Annäherung an c.
Zum Kondensator:
Nur bei Entladen auf einer Seite und Laden auf der anderen Seite behält
er seine Masse.
Wenn man ihn dagegen auf einer Seite auf dem bisherigen Potential hält
und zum anderen Kontakt Elektronen hineinpumpt, wird er wohl um die
Masse der Elektronen schwerer werden, entsprechend bei entgegengesetzter
Ladung leichter.
Es geht also nicht nur darum, wie die Spannung zwischen den beiden
Anschlüssen aussieht, sondern wie sich die beiden Potentiale verändern
gegenüber früher.
Noname schrieb:> Die nach E=m*c^2 ausgerechnete Masse wirkt sich auf die träge und nicht> auf die schwere Masse aus. Also keine Gewichtszunahme aber es dauert> länger den Kondensator zu beschleunigen oder zu verzögern.
For the record: Wenn ich mir im Garten ein AKW baue und darin Uran
spalte, ist die schwere Masse der Spaltprodukte in der Summe kleiner als
die schwere Masse des Urans vorher war. Die Massendifferenz ergibt dann
das, womit ich meinen Lötkolben, den ich an das AKW anstöpsel, betreibe.
Und weil c^2 so groß ist, lohnt sich so ein AKW auch: E=m*c^2, also aus
kleiner Massendifferenz viel Energie.
Die schwere und träge Masse sind immer gleich, bis jemand das Gegenteil
beweist.
Klaus Wachtler schrieb:> Wenn man ihn dagegen auf einer Seite auf dem bisherigen Potential hält> und zum anderen Kontakt Elektronen hineinpumpt, wird er wohl um die> Masse der Elektronen schwerer werden, entsprechend bei entgegengesetzter> Ladung leichter.
aha
@ Tilmann
Es geht ja bei beim Laden von Kondensatoren aber nicht um eine
Umwandlung von Masse in Energie.
Im Falle der Ladung eines Kondensators finden keine Kernprozesse statt
die mit denen im Reaktor vergleichbar sind. Insofern sind die Prozesse
nicht vergleichbar. Bist Du da anderer Meinung?
>Die schwere und träge Masse sind immer gleich, bis jemand das Gegenteil>beweist.
Das ist, wenn ich die gegenwärtige Diskussion richtig verstehe strittig.
Die Experimente haben bisher keinen Unterschied ergeben, fanden aber
nicht in relativistischen Dimensionen statt. Einstein selbst hat seine
Aussage über die Äquivalenz auf kleine Raum- und Zeitabstände
beschränkt.
Es ist doch so: Sagt die Formel E=m*c^2 eigentlich wirklich aus, das
sich Energie in jeder Form und Hinsicht wie Masse verhält oder nicht?
Meinem Verständnis (welches das eines interessierten Laien ist) nach,
ist das nicht der Fall.
Ein Beispiel von Einstein sagt Folgendes:
Hat ein Körper eine Geschwindigkeit im relativistischen Maßstab so
erfordert eine weitere Beschleunigung mehr Kraft als wenn er sich in
Ruhe befindet. Dieser Effekt "sieht so aus" als wenn die Masse des
Körpers zugenommen hat. Sie hat aber nicht zugenommen in dem Sinne, das
die Energie in Materie "umgewandelt" worden ist.
Ich meine, das die Rede von der Massezunahme eher ein Ausdruck ist, der
bei dem Versuch dem "Laien" die Theorie näher zu bringen, entstanden
ist.
Der Laie denkt, wenn ein Körper nicht mehr so mühelos wie vorher zu
beschleunigen ist wie vorher, dann hat seine Masse zugenommen.
Ähnlich unterscheide ich als Laie zwischen "träger Masse" und "schwerer
Masse". Also Masse die beschleunigt wird (träge) und Masse die in einem
Schwerefeld eine Gewichtskraft auf ihre Unterlage ausübt (schwer).
In der Relativitätstheorie gibt es diese Unterscheidung nicht. Dort wird
von einer "Ruhemasse" gesprochen.
Wenn ich also meine das die träge Masse sich nicht verändert, meine ich
die Gewichtskraft, also die Ruhemasse.
Auf die Gewichtskraft aber bezieht sich die Ausgangsfrage.
Elektronen kann man nur schlecht "pumpen". Die meisten fühlen sie sich
doch eher angezogen, das geht aber nur mit einer einer Spannung. Wenn du
also auf beide "Platten" eines Kondensators Elektronen "pumpen" willst,
müsstest du meiner Meinung nach eine weitere Platte anbringen um den
Elektronen einen "Grund" zu geben sich auf beiden Platten eines
Kondensators zu begeben. Doch dann stoßen sie sich ungünstigerweise ab,
oder?
Zum Thema Einstein, wiegt demnach nicht eine Uhr mit einer mechanischer
Felder im aufgezogenen Zustand mehr? Oder vergeht die Zeit auf dem
höchsten Berg der Welt wirklich langsamer?
T.S:
Das ist jetzt etwas polemisch und soll eher als Scherz verstanden
werden, aber die Frage kommt mir vom Grundgedanken etwa so vor, als wenn
jemand die Kilokalorien seines Käsebrotes in PS umrechnet und dann fragt
wo er denn die kleinen Pferdchen sehen kann und ob das Haflinger oder
Araber sind.
Fralla schrieb:> Hat eine gespannte Feder mehr Masse? Nein. Die DGL hat die gleiche form
ja, hat sie wirklich. Genauso wie eine Warme Feder "schwerer" ist als
eine Kalte.
Mark schrieb:> Beweise?http://www.leifiphysik.de/web_ph12/lesestoff/07masse_energie/masse_energie.htm
[...]
Nun kann man auch die Beziehung umdrehen und sagen, dass mit einer
Energiezunahme E eine Massenzunahme E/c 2 verbunden sein muss. Energie
kann ich aber der Masse leicht zuführen, z. B. indem ich sie um 10 Grad
erwärme. Warum also nicht die damit verbundene Massenzunahme (bzw.
Gewichtszunahme) messen? Das böse an diesem Geschäft ist, dass in der
Massenzunahme der ungeheure Faktor c 2 im Nenner auftritt. Dies
bedeutet, dass die Massenzunahme in einem solchen Falle vie zu klein
ist, um direkt z.B. mit Hilfe einer empfindlichen Waage gemessen zu
werden.
[...]
Noname schrieb:> Im Falle der Ladung eines Kondensators finden keine Kernprozesse statt> die mit denen im Reaktor vergleichbar sind. Insofern sind die Prozesse> nicht vergleichbar. Bist Du da anderer Meinung?
Es sind unterschiedliche Vorgänge. Aber das ändert nichts an der
Grundaussage, wenngleich die Dimension sich beträchtlich unterscheidet.
> Das ist, wenn ich die gegenwärtige Diskussion richtig verstehe strittig.> Die Experimente haben bisher keinen Unterschied ergeben, fanden aber> nicht in relativistischen Dimensionen statt.
Die Experimente haben die Relativitätstheorie bisher in allen
Dimensionen gut bestätigt, nur bei der Einbeziehung der Quantenebene
hakt es noch etwas.
> Der Laie denkt, wenn ein Körper nicht mehr so mühelos wie vorher zu> beschleunigen ist wie vorher, dann hat seine Masse zugenommen.
Was wäre denn die alternative Erklärung?
> In der Relativitätstheorie gibt es diese Unterscheidung nicht.
Eben. Dein Konzept verträgt sich schlecht mit der Gleichberechtigung
aller Bezugssysteme. Eine Kernaussage der ART ist ja gerade, dass es
keinen prinzipiellen Unterschied zwischen Trägheitskraft und
Gravitationskraft gibt, ebensowenig wie einen prinzipiellen Unterschied
zwischen Ruhe und Bewegung.
Hm. Jedenfalls ist der Massedefekt beobachtbar. Soweit klar. Er gilt
auch zwischen Elektronen und dem Atomkern.
Für mich ist die Masse in der Bindungsenergie der Elementarteilchen
"enthalten".
Da die Elektronenbilanz bei der Ladung eines Kondensators gleich bleibt,
müsste eigentlich die Masse gleich bleiben. Was auf der einen Seiten an
Masse in der Bindung zwischen Elektronen und Platte wegfällt kommt auf
der anderen Platte dazu.
Dann sollte es weder bei der trägen noch bei der schweren Masse eine
Veränderung geben. (Die Mehrheit hier nimmt ohnehin an das da kein
Unterschied ist).
Es gibt dann auch vermehrt Wechselwirkungen zwischen den Elektronen auf
der geladenen Platte. Doch die stossen sich ab. Gibt das mehr Masse oder
weniger?
Das aber sollte dann die Masse verändern.
Grübel.
Klaus Wachtler schrieb:> Zum Kondensator:> Nur bei Entladen auf einer Seite und Laden auf der anderen Seite behält> er seine Masse.>> Wenn man ihn dagegen auf einer Seite auf dem bisherigen Potential hält> und zum anderen Kontakt Elektronen hineinpumpt, wird er wohl um die> Masse der Elektronen schwerer werden, entsprechend bei entgegengesetzter> Ladung leichter.>> Es geht also nicht nur darum, wie die Spannung zwischen den beiden> Anschlüssen aussieht, sondern wie sich die beiden Potentiale verändern> gegenüber früher.
Nein. Strom ist immer noch ein Ladungsträgerfluss, was du auf der einen
Seite reinpumpst muss auf der anderen wieder raus.
Wenn du einen Anschluss a mit unendlichem Widerstand gegen Umgebung frei
hängen lässt, und das Potential des anderen b änderst, dann fliessen bei
b Elektronen rein oder raus, je nach Richtung - bei a fliesst aber
nichts.
Dementsprechend kann sich die Masse des C durch die Elektronen ändern.
Klaus Wachtler schrieb:> Wenn du einen Anschluss a mit unendlichem Widerstand gegen Umgebung frei> hängen lässt, und das Potential des anderen b änderst, dann fliessen bei> b Elektronen rein oder raus, je nach Richtung - bei a fliesst aber> nichts.
Der geschlossene Stromkreis, den jeder aus dem ersten Jahr Physik kennen
sollte, ist also ein Gerücht? Kirchhoff ist Blödsinn?
Das ist nur eine komplizierte Methode statische Aufladung zu
beschreiben. Er weiss es nur nicht.
Den ganzen freischebenden Anschluss a kann er sich sparen. Das
Elektronen bei b reingehen auch. Bleibt, das der Kondensator als ganzes
Elektronen aufnimmt.
>http://www.leifiphysik.de/web_ph12/lesestoff/07mas...
Da steht aber nichts von der gespannten Feder.
Beim Spannen wird eine feder warm. Lässt man sie auf die
Anfangstemperatur abkühlen (also Energie in Form von Wäre erwärmt die
umgebung) müsste sie dann nicht leichter sein? Ich denke nicht.
MFG
Das Schöne ist, dass wir hier von Elektronenmasse mit insgesamt atto
oder femto Gramm reden. Das kann jeder mitschleppen und auch die Platine
wird sich da nicht wegen Extragewicht durchbiegen.
Fralla schrieb:> Beim Spannen wird eine feder warm. Lässt man sie auf die> Anfangstemperatur abkühlen (also Energie in Form von Wäre erwärmt die> umgebung) müsste sie dann nicht leichter sein?
nein weil sie ja immer noch gespannt ist. Das ist auch energie die ja
wieder entnommen werden kann.
> Das ist auch energie die ja wieder entnommen werden kann.
schon klar k*x². Aber warum muss die Feder dann schwerer sein? Es wird
ja keine Energie in Masse umgewandlelt gemä mc².
Fralla schrieb:> sein? Es wird ja keine Energie in Masse umgewandlelt gemä mc².
und wo ist die Energie sonst?
mc² sagt genau das aus. Es ist beides equivalent.
Fralla schrieb:> Also sind in einer gespannten Feer mehr Atome als in der ungespannten?
nein, das sagt niemand. Es werden auch nicht mehr Atome wenn etwas
wärmer wird.
Wenn Objekte beschleunigt wird, nimmt die Masse auch zu ohne das es mehr
Atome werden.
Peter II schrieb:> Wenn Objekte beschleunigt wird, nimmt die Masse auch zu ohne das es mehr> Atome werden.
Es fällt manchen Leuten ziemlich schwer, das zu akzeptieren. Deren
Intuition siegt über die Akzeptanz der ART, obwohl diese Intuition im
Rahmen einer Evolution entstand, die nur auf unsere unmittelbare
nichtrelativistische Umgebung optimiert wurde.
>nein, das sagt niemand. Es werden auch nicht mehr Atome wenn etwas>wärmer wird.
Wie erklärt es sich dann, dass ein gespannte, abgekühlte feder schwerer
ist? Es werden nicht mehr Atome, kling logisch. Da die Masse zunimmt us
sich also die Atommasse ändern?
Fralla schrieb:> Da die Masse zunimmt us> sich also die Atommasse ändern?
keine Ahnung, das weiss vermutlich niemand. Aber das die gespannte feder
bei der gleichen Temperatur mehr Energie hat als eine ungespannte, muss
sich einfach die Masse ändern. Sonst gilt ja em2 nicht.
Peter II schrieb:> keine Ahnung, das weiss vermutlich niemand. Aber das die gespannte feder> bei der gleichen Temperatur mehr Energie hat als eine ungespannte, muss> sich einfach die Masse ändern.
So mysteriös ist die Grundlage der Elastizität nun auch wieder nicht.
Beispielsweise Bindungsenergie eines Metallgitters, siehe
http://de.wikibooks.org/wiki/Werkstoffkunde_Metall/_Innerer_Aufbau/_Struktur
Hallo Unbekannter,
Noname schrieb:> @ Tilmann
nur ein n, bitte.
> Es geht ja bei beim Laden von Kondensatoren aber nicht um eine> Umwandlung von Masse in Energie.> Im Falle der Ladung eines Kondensators finden keine Kernprozesse statt> die mit denen im Reaktor vergleichbar sind. Insofern sind die Prozesse> nicht vergleichbar. Bist Du da anderer Meinung?
Im Kernreaktor bleibt die Anzahl der Elementarteilchen, die in den
Kernen enthalten sind oder dazwischen rumsausen, auch konstant. Aber
Energie „wiegt“ einfach etwas. Ursprünglich sieht man das daran, dass
ein Körper, der z.B. mit Geschwindigkeit c/2 auf eine Backsteinmauer
trifft, mehr Impuls überträgt, als er aus Newtons Sicht sollte.
Es sind halt zwei Phänomene: Ich kann aus Energie Teilchen erzeugen
(z.B. wenn ich Quarks auseinanderziehen will), aber wenn die Energie nur
„rumliegt“, krümmt sie die Raumzeit auch schon (das ist dann
Gravitation). Die Formel dahinter ist dieselbe, aber es sind erstmal
verschiedene Dinge.
> Ein Beispiel von Einstein sagt Folgendes:> Hat ein Körper eine Geschwindigkeit im relativistischen Maßstab so> erfordert eine weitere Beschleunigung mehr Kraft als wenn er sich in> Ruhe befindet. Dieser Effekt "sieht so aus" als wenn die Masse des> Körpers zugenommen hat. Sie hat aber nicht zugenommen in dem Sinne, das> die Energie in Materie "umgewandelt" worden ist.
Die Energie ist nicht in Teilchen umgewandelt, aber der energiereiche
Körper hat eine höhere Masse. Diese Masse ist nur eine Messgröße, die
sich in bestimmten Auswirkungen äußert, und diese Auswirkungen sind beim
energiereichen Körper größer, als sie seiner Ruhemasse nach sein
sollten.
> Der Laie denkt, wenn ein Körper nicht mehr so mühelos wie vorher zu> beschleunigen ist wie vorher, dann hat seine Masse zugenommen.
Der Physiker auch. Der Impuls p=mv ist nur der erste Summand einer
Taylorreihe des relativistischen Impulses
, und daraus ergibt sich eine relativistische Massenzunahme (m ist in
der Formel die Ruhemasse). Die Energie steigt ebenfalls mit diesem
Faktor Gamma, und da fällt hinten wieder E=mc^2 heraus. Wenn man die
Energie (Ruheenergie plus kinetische Energie) taylort, kriegt man
, also ist die nichtrelativistische kin. Energie nur der zweite Summand
einer Taylorreihe. Somit hat man schon mit v=0 eine Energie mc^2, von
der man nur nichts sieht, weil man nicht an sie herankommt.
Weil nun die Energie bei v -> c gegen unendlich steigt, muss ich mich
immer mehr anstrengen, um die Geschwindigkeit zu erhöhen, ergo ist die
Trägheit größer, ergo die Masse. Da sieht man nochmal, dass Masse nur
eine Messgröße ist.
Bei einem Wasserstoff-Atom kann man das ganz gut sehen, wenn man das
Spektrum ausmisst (Feinstruktur). Das ist zwar ein ganz ganz kleiner
Maßstab, aber relativistisch.
Kleine Nebenbemerkung: Der Astronaut in der unheimlich schnellen Rakete
sieht sich immer noch als gleich schwer an, weil er sich ja nicht bewegt
- in seinem Bezugssystem. Das ist ungefähr der Punkt, wo es ganz
verrückt wird.
> Ähnlich unterscheide ich als Laie zwischen "träger Masse" und "schwerer> Masse". Also Masse die beschleunigt wird (träge) und Masse die in einem> Schwerefeld eine Gewichtskraft auf ihre Unterlage ausübt (schwer).
Träge Masse sehe ich bei der Trägheit, schwere Masse im
Gravitationsfeld. Prinzipiell müssen beide nichts miteinander zu tun
haben, sie sind aber so nett, gleich zu sein. Physik ist eben nicht nur
ableiten von Formeln aus anderen Formeln, sondern auch, neue Formeln zu
finden und dann auszuprobieren, wie gut sie passen. Und wenn die Leute
in San Grasso so weitermachen, ist diese Diskussion noch nicht zu ende.
Nebenbei: Natürlich ist diese Massenzunahme beim geladenen Kondensator
unheimlich gering. Und natürlich kann so ein Kondensator auf der einen
Seite ein paar Elektronen mehr haben (deswegen ja wohl diese
ESD-Armbänder), aber das macht beides praktisch keinen Unterschied.
Gruß,
Tilman
Wie sieht es mit der gespannten Feder aus? Dass sich die Anzahl der
Atome nicht erhöht ist klar. Ich kann nicht verstehen warum eine
gespannte Feder nach Abkühlung schwerer sein sollte (was ja behauptet
wurde).
Wie ist das bei einer Stromdurchflossenen Drosseln? Rückwirkungen auf
das erdmagnetfeld vernachlässig. Wird diese auch schwerer?
Fralla schrieb:> ch kann nicht verstehen warum eine> gespannte Feder nach Abkühlung schwerer sein sollte (was ja behauptet> wurde).
sie hat doch mehr Energie. Und die energie muss irgendwo stecken, also
er Masse.
Ich denke dass in diesem Fall nicht einfach mc² angewendet werden kann.
Schließlich würde dies bedeuten, dass sich die Ruhemasse der Atome in
der Feder erhöht. Wann ist eine Feder gespannt? Eine Stahlring beim
anbkühlen kann auch verspannt sein. Ist dieser dann schwerer als jener
dem durch langsammes abkühlen die Spannung genommen wurde?
> Schließlich würde dies bedeuten, dass sich die Ruhemasse der Atome in> der Feder erhöht.
Ja.
Geht schon im atomaren Bereich, Betrachtung:
Fusion von 2 Protonen + 2 Neutronen zu einem Helium-Atomkern.
Der Kern ist zwar nur um 5*10^-29 kg leichter ( "Massendefekt" ), als
seine Einzelteile vorher, aber es werden 28,3 MeV frei. ( Daten aus
meinem Physikbuch. )
> Ein Stahlring beim anbkühlen kann auch verspannt sein.> Ist dieser dann schwerer als jener dem durch langsammes abkühlen die> Spannung genommen wurde?
Ja,
die beim Erwärmen ursprünglich aufgewendete Energie ist dann nach dem
Abkühlen noch nicht ganz freigeworden.
>Fusion von 2 Protonen + 2 Neutronen zu einem Helium-Atomkern.>Der Kern ist zwar nur um 5*10^-29 kg leichter ( "Massendefekt" ), als>seine Einzelteile vorher, aber es werden 28,3 MeV frei. ( Daten aus>meinem Physikbuch. )
Das ist schon klar, ist aber etwas ganz Anderes.
Beim Spannen einer Feder wird keiner der Kerne gespalten
(Verunreinigungen durch radioaktive Elemente lassen wird weg) oder
Fusioniert. Auch wenn die Gitterstruktur des Metals beim Spannen
veschoben wird, auf atomarer Ebene (Spaltung, Abgabe von Neutronen)
passiert ja nichts, was auf einen Massezuwachs der Atome selbst
hindeutet. Wenn die Feder schwerer wird, muss aber die Atommasse
zunehen, denn die Anzahl bleibt konstant. Bis jetzt gab es noch keine
Erklärung außer "ist so wegen mc²"...
Fralla schrieb:> Bis jetzt gab es noch keine Erklärung außer "ist so wegen mc²"...
Die Physik ist für die mathematische Beschreibung der Realität
zuständig. Für das "warum ist das so" und den Abgleich mit der
intuitiven Vorstellung ist jedoch irgendwann nur noch die Metaphysik
zuständig, was je nach persönlicher Einstellung nun Gott oder das
Spaghettimonster sein kann.
Soll heissen: Die ART ist dort, wo man ihre Konsequenzen messen kann,
ziemlich gut bestätigt. Was die Physiker dazu bewegt, sie auch dort
anzuwenden, wo man es aufgrund des extrem geringen Effekts nicht messen
kann.
Wenn in diesem Fall die Feder Energie speichert, dann tut sie es in der
Bindungsenergie des Metallgitters, denn die Verformung dieses Gitters
ist zunächst elastisch und speichert Energie. Der Versuch, das nun auf
Atommassen zurückzuführen, führt m.E. in die Irre.
Das Beispiel mit dem Massendefekt bei Fusion/Fission ist von der
gleichen Art, nur in anderer Dimension. Denn dort geht es um die
Kernbindungsenergie und Protonen/Neutronen an Stelle der Bindungsenergie
der Atome im Metallgitter, und du wirst auch dort mit der Frage
auflaufen, ob da nun die Protonen und Neutronen leichter oder schwerer
geworden seien.
@Fralla:
> Auch wenn die Gitterstruktur des Metals beim Spannen> veschoben wird, auf atomarer Ebene (Spaltung, Abgabe von Neutronen)> passiert ja nichts, was auf einen Massezuwachs der Atome selbst> hindeutet.
Das, was bei der Fusion auf atomarer Ebene geht, kommt auch
makrophysikalisch zur Wirkung.
Betrachtet man zwei Nukleonen ( z.B. ein Neutron und ein Proton ) im
ansonsten leeren Raum:
Wenn sie "unendlich weit" auseinander sind, haben sie die grösste
potentielle Energie in Bezug aufeinander, unbeschadet der kurzen
Reichweite der die Nukleonen anziehenden Kernkräfte ( 10^-15 m ).
Sind die Nukleonen zum H2-Kern ( Deuteron ) vereinigt, ist ihre eigene
Energie minimal, die Differenz ist frei geworden ( z.B. Strahlung bei
H-Bombe ).
Bei Atomkernreaktionen haben die Energieumsetzungen eben die
Grössenordnung MeV pro Reaktion, daher "merkt" man auch den
Massendefekt.
Bei Reaktionen der Atomhülle ( Chemie ) erfolgen die Energieumsetzungen
in der Gegend von eV, trotzdem gibt es die entsprechende Massenänderung.
Halt entsprechend klein.
Wäre dieses im noch grösseren Umfeld ( z.B. Kristallgitter )
nicht mehr so, wäre damit u.a. auch das Korrespondenzprinzip nach
Bohr/Heisenberg hinfällig.
Das chemische reaktinen Energie umsetzen leuchtet uch ein.
ABer ist das Spannen einer Feder eine chemische Reaktion, also in dem
Sinn dass Elektronen getauscht/gemeinsam genutzt werden zum Aufbau einer
Bindng? Ist bei Metallen ja ohnehin anders.
Kennt jemand verlässliche Quellen wo dies Behandelt wird?
Weitere Frage: Warum hat ein Leiter mehr Masse wenn Strom durch ihn
fließt?
Fralla schrieb:> Weitere Frage: Warum hat ein Leiter mehr Masse wenn Strom durch ihn> fließt?
ist das so? Das glaube ich erstmal nicht. (So lange er sich nicht
erwärmt, hat er doch nicht mehr Energie)
Fralla schrieb:> ABer ist das Spannen einer Feder eine chemische Reaktion, also in dem> Sinn dass Elektronen getauscht/gemeinsam genutzt werden zum Aufbau einer> Bindng? Ist bei Metallen ja ohnehin anders.
Ist für ich die Vorstellung, dass ein Metallgitter eine stabilste
Packung hat, und jede Verformung Energie kostet und ggf. speichert, so
grotesk?
Witzigerweise kannst man sich das auf selbstähnliche Weise vorstellen.
Nämlich mit Federn zwischen den Atomen, die jede Veränderung der
stabilsten Lage als Energie speichern. In diesen gedachten Federn, die
die Bindungsenergie des Metallgitters modellieren, steckt die Energie
der gesamten gespannten Feder.
>Ist für ich die Vorstellung, dass ein Metallgitter eine stabilste>Packung hat, und jede Verformung Energie kostet und ggf. speichert, so>grotesk?
Nein, überhaupt nicht. Grotesk ist, dass das Metallgitter mehr Masse
hat, wenn es anders angeordnet wird.
>ist das so? Das glaube ich erstmal nicht. (So lange er sich nicht>erwärmt, hat er doch nicht mehr Energie)
Wickelt man den Leiter nennt man es Drossel und diese speichert
bekanntlich Energie im Magnetfeld. Auch ein eizelner Leiter bildet ein
magentfeld und hat bekanntlich eine Induktivität. Wenn der Kondensator
angeblich schwerer wird, wenn er im elektrischen Feld Energie speichert,
warum nicht auch ein Leiter?
Bei der Dossel bzw. dem Leiter ist die Energie im Wesentlichen im
Magentischen Feld um den Leiter herum gespeichert. Da wird also nicht
der Leiter schwerer, sondern vor allem der Raum drum herum.
Die Massenzunahmen gemäß delta m = E / c² wird für jede Form von Energie
angenommen nach der ART. Eine Eigenschaft der Relativitätstheorie ist
halt das sie zum Teil der Intuition widerspricht und dadurch öfter
kritisiert wird. Wie schon weiter oben jemand geschrieben hat, ist der
Effekt bei klassischen Energien, außer bei Kernkräften so klein das man
ihn in aller Regel nicht Messen kann.
Bei diesem gesamten Thema muss man stets aufpassen, dass bei den
diversen Modellbildungen nicht über die eigenen Füsse stolpert. Aus der
Mathematik von ART und ggf. Quantenmechanik (je nachdem auf welcher
Ebene man grad reist) ergeben sich irgendwelche Modelle, mit denen man
sich das mal mehr mal weniger vorstellbar macht.
Der Herr des Verfahrens ist aber die Mathematik, nicht das resultierende
Modell. Wenn man nämlich aus solch einer Modellvorstellung irgendwelche
Konsequenzen ableitet, dann kann sich das Unsinn erweisen. Genau das
passiert beispielsweise, wenn man sich Atome als Bohr'sche Kugeln und
Umlaufbahnen vorstellt. Das ist zwar gut vorstellbar, aber kann viele
Dinge nicht erklären. Das Ergebnis war die Quantenmechanik, die solche
Dinge besser erklären konnte, aber mit der menschlichen Vorstellung
Kapriolen treibt.
Wenn man also zum Ergebnis kommt, das sei grotesk, dann heisst das
letztlich nur, dass man bei der Modellbildung scheitert. Nicht mehr. Es
heisst eben gerade nicht, dass es falsch ist, weil man sich es nicht
vorstellen kann.
Und man muss die Vorstellung solcher Masseeffekte auch nicht bis zum
Exzess treiben. Wenn man zum Schluss kommt, dass die Masse eines
Fahrrads davon abhängt, ob im Restaurant am andere Ende des Universums
eine Tasse Tee umkippt, dann mag sich das mathematisch ergeben, aber man
ist deutlich zu weit gegangen. Denn bisher waren alle physikalischen
Gesetze stets Approximationen bisher unbekannter genauerer Gesetze (das
vorhin erwähnte Korrespondenzprinzip). Der Konflikt zwischen ART und
Quantenmechanik deutet ja auch an, dass man noch nicht am Ende aller
Erkenntnis angekommen ist. Es kann also sein, dass zu den unmessbaren
Effekte der ART irgendwann noch andere unmessbare Effekte hinzukommen.
Ich muss A. K. beipflichten. Es ist selbst für sehr erfahrene
Wissenschaftler in den allermeisten Fällen sehr schwierig, derartige
Gesetzmäßigkeiten an das eigene Gehirn heranzulassen. Auch wenn man
diverse Phänomene durchaus mathematisch berechnen kann, ist es oft nicht
möglich, sich diese Sachverhalte vorzustellen, geschweige denn
anschaulich zu erklären. Diverse Sachverhalte dürfen erst gar nicht
bildlich erklärt werden, weil sie im selben Moment den Sinn verlieren.
Kein Wunder also, dass die genialsten Wissenschaftler der Neuzeit als
verrückt gelten, bzw. gegolten haben. Solche Gehirne funktionieren ein
wenig anders, als diese von normal sterblichen. Die wenigsten dürften
deshalb mit jenen Menschen zurechtkommen.
Will man fachgerecht auf die erste Frage antworten, sollte man nicht so
naiv sein und Masse mit Gewicht gleichsetzen. Eine Banane wiegt in der
Erdumlaufbahn nichts, hat aber trotzdem die selbe Masse. Oder: Ein
Photon hat keine Ruhemasse, was zur Folge hat, dass es, sobald es
existiert, sich mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegt. Wollte man Materie,
welche eine Ruhemasse besitzt, auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigen,
wäre dafür unendlich viel Energie notwendig. Schwer, sich das
vorzustellen, aber mathematisch durchaus zu belegen.
irgenwie passt das jetzt:
Ein Ingnieur und ein Mathematiker sitzen zusammen in einem Vortrag über
Kulza-Klein Theorie, die sich mit 11, 12 und sogar höheren Dimensionen
beschäftigt. Der Mathematiker genießt die Vorlesung, während der
Ingenieur immer mehr verwirrt aussieht. Als der Vortrag zuende ist, hat
der Ingenieur schreckliche Kopfschmerzen davon.
Ingenieur: "Wie kannst du nur diesen schrecklichen, abgehobenen Vortrag
verstehen?"
Mathematiker: "Ich stelle mir das ganze einfach vor."
Ingenieur: "Wie kannst du dir bloß einen 11-dimensionalen Raum
vorstellen???"
Mathematiker: "Nun, ich stelle mir einen n-dimensionalen Raum vor und
lasse dann n gegen 11 gehen ..."
>Da wird also nicht der Leiter schwerer, sondern vor allem der Raum drum >herum.
Also dass ein Magnetfeld eine Masse haben soll hab ich noch nie gelesen.
.
Mark schrieb:> Also dass ein Magnetfeld eine Masse haben soll hab ich noch nie gelesen.
Ein Magnetfeld ist die Folge einer Eigenschaft des Raumes. Somit hat
auch nicht das Feld selber die Masse, sondern der Raum. Gravitation z.B.
führt zu einer Krümmung des Raumes. Du glaubst gar nicht, was der Raum
für EIgenschaften hat, welche wir als selbstverständlich hinnehmen, ohne
darüber nachzudenken. Oder wie kannst Du es Dir erklären, dass ein
Elektron von einer Stelle zur anderen gelangen kann, ohne zwischendurch
irgendwo zu sein?
Dr. NO schrieb:> Oder wie kannst Du es Dir erklären, dass ein> Elektron von einer Stelle zur anderen gelangen kann, ohne zwischendurch> irgendwo zu sein?
Hier wirds für Forenleser vielleicht etwas einfacher, dank des Bezugs zu
Mikrocontrollern und damit dem Flash-Speicher. ;-)
So richtig vorstellbar wird es dadurch zwar nicht, aber da man bei
Flash-Speicher diesem Effekt sozusagen täglich begegnet gewöhnt man sich
schneller dran. Die gelegentlich zu findende Variante "ich kanns mir
nicht vorstellen, also bezweifle ich es" entfällt, denn den Speicher
gibts nachweislich.
Ja so ein Spaß ist schon verwirrend, demnach müsste ja auch eine
Elektromagnetische Welle (die ja immer eine gewisse Energie hat, pendelt
zwischen magnetischem und elektrischem Feld) auch eine Masse haben und
daher vom Gravitationslinseneffekt betroffen sein. Dem ist auch so,
klingt im ersten moment logisch.
Aber wenn man bedenkt, dass demnach der Effekt umso geringer ausfallen
muss, je weniger Licht(oder was auch immer) unterwegs ist, kann wieder
etwas nicht stimmen, soweit ich weiß ist der Effekt unabhängig von der
Intensität . Liegt vermutlich daran, dass Größen wie elektrisches und
magnetisches Feld wiederum nur verallgemeinerungen sind, die nicht
uneingeschränkt gelten.
Über sowas kann man sich herrlich den Kopf zerbrechen :D
> Oder wie kannst Du es Dir erklären, dass ein> Elektron von einer Stelle zur anderen gelangen kann, ohne zwischendurch> irgendwo zu sein?
Und das interessante ist: Das Elektron "bewegt" sich dabei mit
überlichtgeschwindigkeit!
Atomuhren gehen übrigens unterschiedlich schnell.
Je nach ihrer Höhenlage ist ihre potentielle Energie unterschiedlich,
damit auch ihre "Masse", da bei
W = mc²
wohl noch (?) gilt:
c = const ...
Diese systematische Gangabweichung wird bei der Definition der Weltzeit
( die ist ca. das arithmetische Mittel von mehreren Atomuhren )
berücksichtigt.
Das mit der Masse für das Elektromagentische Feld ist gar nicht so weit
hergeholt, vor allem wenn man Licht als ein Beispiel für die
Elektromagnetische nimmt. Sogar in der Quantenmechanik, die sonst nicht
so zu 100% mit der ART kompatibel ist gaben die Photonen einen Impuls
und eine Masse. Und die Gravitationslinse ist genau ein bei Licht
beobachteter Effekt.
Die Photonen werden in (in extrem guter Näherung) als Unabhängig
angenommen so dass die Gravitationslinse gerade nicht von der Intensität
abhängt.
Wobei man allerdings zu Behandlung im Rahmen der ART gar nicht von einer
Masse für das Licht ausgeht, sondern einfach davon das der Raum verzerrt
ist, und das Licht weiter "gerade" durch den verzerrten Raum geht. Nur
der Beobachter interpretiert das dann von außen als eine Umlenkung des
Lichtes wenn man von einem unverzerrten Raum ausgeht.
Ich hoffe ich bin jetzt thematisch nicht zu weit daneben aber ein gutes
Beispiel für quantenmechanische Effekte, die man versucht auf die
Makrowelt anzuwenden wäre zum Beispiel auch "Schrödinger´s Katze"
Siehe hier: http://de.wikipedia.org/wiki/Schr%C3%B6dingers_Katze
"Schroedingers cat walks into a bar - and doesn´t" ;-)
