E/c²=m ???
30. November 2005 15:11
Hallo erstmal!

Also soweit ich weiß besagt die relativitätstheorie dass jede bestehende Masse Energie enthällt und "theoretisch" in diese umgewandelt werden kann.
Es ist also möglich Energie aus Marterie zu gewinnen.
Meine frage ist nun ob es auch "theoretisch" umgekehrt ginge?
Also Masse aus energie zu gewinnen.
Also quasi diese Theorie: E/c²=m
Obwohl ich denke dass die relativitätstheorie nicht als Mathematische Gleichung verstanden werden sollte, sondern nur den Zusammenhang zwischen Energie und Masse verdeutlichen soll.

Also. Ist es möglich masse aus Energie zu gewinnen oder nicht? (Natüßrlich nur rein theoretisch)

Danke im voraus.

Gruß Klopfer
Re: E/c²=m ???
30. November 2005 20:34
Das tust Du jeden Tag. Man nennt das Baustoffwechsel. Bei der Verdauung in Deinem Körper wird Energie aus Masse, und daruas wieder Masse (Deine Körpermasse) herrgestellt.

Die Pflanzen sind sogar noch raffinierter. Sie haben es mit Hilfe der Sonnerenenergie (Photosynthese) geschafft, aus Licht (reine Energie), Wasser und Mineralien Zelloulose herrzustellen. Aus anorganischer Materie und Energie, gewinnen sie Zucker und nutzen diesen für den baustoffwechsel. Die Grundlage für beinahe alles Leben auf diesem Planeten.

Aus biologischer Sicht ist Deine Frage also eindeutig mit JA zu beantworten.

Was die Physiker dazu sagen weiss ich nicht.
Wäre es rein theoretisch denkbar materie aus reiner Energie herrzustellen? Vieleicht wie die Replikatoren in Star Trek?



---
gruß,
Alldaris


... und wenn am Ende alle Stricke reissen, dann häng ich mich auf!

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Re: E/c²=m ???
30. November 2005 22:49
Hi
@alldaris
Klopfer meint sicherlich in einem abgeschlossenen System. Der Massenzuwachs bei einem Lebewesen wird aber durch zugefuehrte Masse (Schitzel mit Pommes:-) ermoeglicht.
Ein Teil davon wird in Energie umgewandelt, die zugefuehrte Materie chemisch aufgeschlossen, in neue Molekuele umgewandelt ...so gut kenne ich mich da nicht aus.
Neben Bewegungsenergie und Abwaerme des Lebewesens bleibt wohl auch ein Rest der zugefuehrten Energie oder aus chemischen Prozessen erhaltenen Energie in chemischer Bindungsenergie erhalten. Schliesslich waechst das Lebewesen. Durch Zellteilung oder ? Entsteht da neue Masse ? Ich glaube fast nicht.
Ich nehme als Gedankenmodell mal hollaendischen Kopfsalat :-)
Salat waechst in Holland ja auf einer Naehrloesung. Diese ganze Anordnung stecke ich in einen Kasten. Und da man die Sonne in Holland soundso vergessen kann dazu noch einen Energielieferanten fuer Waerme und Licht. Das ganze Stelle ich nun auf eine sehr genaue Waage. Wird sich das Gewicht beim Wachstum veraendern ?
Ich vermute mal nein. Es werden wohl neue chemische Vermindungen entstehen, aber keine neue Elementarteilchen.

@Klopfer
Ich haette ja eine ganz einfache Antwort auf deine Frage:
Wenn du einen Koerper beschleunigst wird ein Teil der Energie nach der SRT auch in traege Masse umgewandelt.Kann man davon sprechen, dass traege Masse entsteht ?
Der Knackpunkt ist wohl, dass Masse nicht gleich Materie ist, sondern nur eine Eigenschaft der Materie. Koennte jetzt noch einen Schritt weitergehen, dass Masse die Quelle eines Graviationsfeldes ist. Dabei ist es aber unerheblich welche Art von Materie diese Gravitation verursacht. Ich stelle dir jetzt also mal eine Gegenfrage:
Dir steht die Energie 500kg*c0*c0 zur Verfuegung und willst die nun in Materie umwandeln. Na was darfs denn sein ? Ein Elefant oder 500 kg Bananen ?

Umgekehrt:
Ob wir unser Energieproblem in ferner Zukunft mit Atomenergie oder Kernfusionsenergie loesen wird man der erzeugten Energie nicht ansehen.
(letzteres waere mit unserem natuerlichen Fusionskraftwerk fuer mich sinnvoller)
Trotzdem wuerde ich deine Frage mit JA beanworten. Es ist sicherlich moeglich aus Energie Elementarteilchen zu erzeugen. Welche Sorte Elementarteilchen entsteht,wird wohl durch den verwendeten Prozess bedingt. Eine Theorie gibt es hierfuer sicherlich nicht. Das ware eine TOE. Die Theorie von Heim kann solche Prozesse erklaeren, aber die Heim Theorie ist nun mal mehr etwas fuer Chaoten :-)
Mit der Relativitaetstheorie alleine ist dies in dieser Wirkungsrichtung nicht beschreibbar.

1 kg Bananen umgibt ein Gravitationsfeld fuer eine Masse 1 kg
1 kg Salat umgibt ein Gravitationsfeld fuer eine Masse 1 kg

Aufgabe in Richtung deiner Fragenstellung:
Gegeben ist die Masse 1 kg
Handelt es sich um 1 kg Salat oder 1 kg Bananen ?

Denke mal in CERN werden trotzdem jede Menge neue Teilchen erzeugt. Energie in spezifische Masse umgewandelt. Aber vielleicht kann dir hierfuer jemand bei www.quanten.de eine bessere Antwort geben.

ciao
richy




3-mal bearbeitet. Zuletzt am 01.12.05 14:20.
Re: E/c²=m ???
30. November 2005 22:59
Ok danke.

@Alldaris
Wow hätte nicht an sowas simples gedacht.

Jut danke ihr beiden. Also ist es doch möglich materie quasi aus dem nichts zu erzeugen.

THX

Gruß Klopfer ;-)
Re: E/c²=m ???
01. December 2005 01:05
> Also ist es doch möglich materie quasi aus dem nichts zu erzeugen.
Ja, aber nur wenn du keinen Unterschied zwischen Salat und Bananen machst :-)



3-mal bearbeitet. Zuletzt am 01.12.05 14:03.
Re: E/c²=m ???
01. December 2005 02:09
richy_2 schrieb:
-------------------------------------------------------
> Hi
> @alldaris
> Klopfer meint sicherlich in einem abgeschlossenen
> System. Der Massenzuwachs bei einem Lebewesen wird
> aber durch zugefuehrte Masse (Schitzel mit
> Pommes:-) ermoeglicht.
> Ein Teil davon wird in Energie umgewandelt, die
> zugefuehrte Materie chemisch aufgeschlossen, in
> neue Molekuele umgewandelt ...so gut kenne ich
> mich da nicht aus.
> Neben Bewegungsenergie und Abwaerme des Lebewesens
> bleibt wohl auch ein Rest der zugefuehrten Energie
> oder aus chemischen Prozessen erhaltenen Energie
> in chemischer Bindungsenergie erhalten.
> Schliesslich waechst das Lebewesen. Durch
> Zellteilung oder ? Entsteht da neue Masse ? Ich
> glaube fast nicht.
> Ich nehme als Gedankenmodell mal hollaendischen
> Kopfsalat :-)
> Salat waechst in Holland ja auf einer
> Naehrloesung. Diese ganze Anordnung stecke ich in
> einen Kasten. Und da man die Sonne in Holland
> soundso vergessen kann dazu noch einen
> Energielieferanten fuer Waerme und Licht. Das
> ganze Stelle ich nun auf eine sehr genaue Waage.
> Wird sich das Gewicht beim Wachstum veraendern ?
> Ich vermute mal nein. Es werden wohl neue
> chemische Vermindungen entstehen, aber keine neue
> Elementarteilchen.

Du hast natürlich Recht. Im Prinzip findet nur eine Umwandlung statt, ganz genau wie Du es beschrieben hast. Enzyme spalten die Nahrung, und benutzen die Bestandteile zum Einbau in den Organismus. Allerdings spielt Energie dabei eine tragende (Im wahrsten Sinne des Wortes, siehe ATP usw) Rolle.
Aber: Einen Zuwachs aus dem "Nichts" gibt es natürlich dabei nicht.
Bei einem abgeschlossenem System (Dein Kopfsalatexperiment) würde man höchstwahrscheinlich keine Gewichtszunahme feststellen ( Wenn man die Masse des zugeführten Wassers usw miteinrechnet).

Ich hatte die Frage aber anders verstanden. Für mich war die Frage, ob es prinzipiell möglich ist, aus Energie Masse zu gewinnen. Und das machen die Organsimsen der Erde schon seit Jahrmillionen (Insbesondere die Pflanzen, die dabei autonom sind - einige tierische Einzeller können das auch). Energie wird dabei nicht nur genutzt, sondern sogar zwischengespeichert und gelagert (z.B in Form von Stärke bei Pflanzen ... oder Fett - beim Menschen =) ). Es findet also eine ständiger Wandel Energie -> Masse -> Masse -> Energie statt.





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Alldaris


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4-mal bearbeitet. Zuletzt am 01.12.05 02:18.
Re: E/c²=m ???
01. December 2005 02:58
Hi Alldaris
Sicherlich betreibt ein Kopfsalat keine Kernfusion oder bezieht seine Energie auch nicht aus radioaktivem Zerfall, der anderen Seite der energetischen Massendefektbadewanne die unsere Welt letztendlich energetisch zusammenhaelt.
Und ... in Biologie kenne ich mich wirklich gar nicht aus.

So ganz sicher bin ich mir nicht, ob eine sehr genaue Waage nicht vielleicht doch bei vitaler (=komplexer) Materie einen Massendefekt liefern wuerde.
Das sind ja ungeheuer komplexe Vorgaenge die so ein Kopfsalat bei seinem Wachstum durchlaeuft. Physikalisch / Chemisch kann man die natuerlich nicht vollstaendig beschreiben.
Haette ich mal zwei Fragen an dich:

A)
Kann man die Zellteilung physikalisch / chemisch beschreiben ?
Hat das mal jemand "nachgewogen" ?

B)
Du hast die Photosynthese bei Pflanzen angefuehrt.
Wie sieht da eigentlich die Energiebilanz aus, der Wirkungsgrad ?
Produzieren Pflanzen Abwaerme oder haben die immer die selbe Temperatur wie deren Umgebung ?
Denke da an einen Versuch mit einem unbelebten Stueck Materie gleicher physikalischer Eigenschaften, z.B. auch Farbe wie z.b. das Blatt einer Pflanze.

Ich halte es durchaus fuer denkbar, dass die Zellteilung oder die Energiebilanz von Pflanzen nicht ganz mit den klassischen Gesetzen der Physik konform ist.

ciao
richy





1-mal bearbeitet. Zuletzt am 01.12.05 14:23.
Re: E/c²=m ???
01. December 2005 04:05
richy_2 schrieb:
-------------------------------------------------------
> A)
> Kann man die Zellteilung physikalisch / chemisch
> beschreiben ?

Die Zellteilung? Oder meinst Du den Energiestoffwechsel? Der Baustoffwechsel ist ja sehr vereinfacht gesprochen nur eine Folge des Energiestoffwechsels.
Letzterer wird unter Zuhilfenahme der Regeln der Thermodynamik oder Energetik beschrieben (z.B. GiBBsche Gleichung). Auch die Kinetik spielt eine Rolle.
Allerdings sollte man sich immer darüber im Klaren sein, dass biologische Systeme als isolierte, geschlossene Systeme so nicht vorkommen. Hinzu kommt die genetische Varianz. Aber bitte verlang jetzt nicht von mir, dass ich dir das mathematisch genau aufschlüssel. Erstens gibt es dafür armdicke Bücher (und nur für EINEN Organismus) und zweitens geht das WEIT über mein derzeitiges Wissen hinaus.



> Hat das mal jemand "nachgewogen" ?

Na Du kannst Fragen stellen. Weiss ich nicht.



> Du hast die Photosynthese bei Pflanzen
> angefuehrt.
> Wie sieht da eigentlich die Energiebilanz aus, der
> Wirkungsgrad ?

So generell kann ich das nicht beantworten, der ist sicherlich vom zu betrachtenden Organismus abhängig. Allerdings haben meines Wissens nach die Primärproduzenten (die autotrophen Pflanzen) den höchsten Wirkungsgrad aller Organismen (sie stehen in der Nahrungspyramide ganz oben).
Die Biologen überwachen die Brutto- und die Nettobiomasseproduktion z.B unserer Wälder ständig, um daraus den Wirkungsgrad abzuleiten. Da gibt es ohne Ende Tabellen für die verschiedenen Regionen und Zeitzonen. Der Wirkungsgrad schwankt danach durch unterschiedliche Standorte, Menge des Niederschlages, Sonnneneinstrahlung, Bodenbeschaffenheit, genetische Veranlagung etc.
In der Wikipedia steht: Eine Pflanze setzt sichtbares Sonnenlicht mit einen Wirkungsgrad von weniger als drei Prozent in Energie um.
Woher die allerdings diesen Wert nehmen ist mir schleierhaft. Die komplette Energiebilanz sollte um einiges höher liegen meine ich.


> Produzieren Pflanzen Abwaerme oder haben die immer
> die selbe Temperatur wie deren Umgebung ?

Ich denke alle biochemischen Prozesse produzieren "Abwärme".
Pflanzen transpirieren sogar, z.B. zur Kühlung gegen die Sonneneinstrahlung. Dies schützt die Blätter vor dem Austrocknen. Ein Ahorn kann sich ja nicht so einfach in den Schatten begeben =) Man kann also sagen, das Pflanzen - zu einem gewissen Grad - ihre "Körper"-temperatur regulieren.


> Denke da an einen Versuch mit einem unbelebten
> Stueck Materie gleicher physikalischer
> Eigenschaften, z.B. auch Farbe wie z.b. das Blatt
> einer Pflanze.

Und dann? Wie genau haste Dir das vorgestellt?

>
> Ich halte es durchaus fuer denkbar, dass die
> Zellteilung oder die Energiebilanz von Pflanzen
> nicht ganz mit den klassischen Gesetzen der Physik
> konform ist.

Mit Sicherheit nicht. Schon der Grad an Komplexität sollte das verdeutlichen. Und ich meine hier nicht den Menschen oder sonst einen höherentwickelten Organismus.
Allein der Stoffwechsel von Einzellern füllt Bände.

Aber der allem Leben auf dieser Erde zugrunde liegende biochemische Prozess ist eigentlich ganz gut beschrieben.

6CO2+12H2O ---- + Energie in Form von Licht ----> C6H12O6+6O2+6H2O


Die Photosynthese.
Oder kurz und knapp: Aus Wasser, Licht und CO2 machts Gluckose.





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gruß,
Alldaris


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3-mal bearbeitet. Zuletzt am 01.12.05 06:21.
Re: E/c²=m ???
01. December 2005 15:03
moin.

Ja es ist klar dass niemand in der Lage ist die Art der Materie aktiv zu bestimmen.

Trotzdem danke.

Gruß Klopfer
Re: E/c²=m ???
24. May 2007 19:32
Es gibt zwei Formeln für Einergie
1. die klassische E=mc²
2.die Quantenmechaniche E=fh
h ist das Planckschewirkungsquantum und f die Frequenz,d.h. für Materie exestiert eine Frequez "f=mc²/h"
Re: E/c²=m ???
28. May 2007 21:53
Ich mus noch was ergenzen
E=mc² ist eine klassische Formel, und klassische Physik funtioniert nur wenn es die Quantenmeschanik zu läst.Die Quantenmeschanik liegt viel tiefer als die klassische Phisik. Wenn ich Materie bewege, kann die klassische Physik ohne die Quantenmeschanik auskommen,aber wenn ich Materie in Energie umwandeln will geht es nur mit hilfe der Quantenmechanik.
Ich kann nicht 2 Elekrtonen oder Protonen in reinen Energie umwandeln, denn die Leptonen-und Barrionen-Zahlen sind Erhaltungsgrößen.
Aber wenn ich ein Elekrton und ein Positron oder ein Proton und ein Antiproton (Materie-Antimaterie) zu sammenbringe dann entsteht aus den beiden reine energie wie E=mc² schon sagt. Ein Elekrton und ein Positron erzeugen genausoviel Energie wie 4 Wasserstoffatome, denn nur ein Teil der Masse wird bei der Kernfusion in Sternen in Energie verwandelt.
Re: E/c²=m ???
11. June 2007 00:12
Hi Thomas
Alpha Centauri ist natuerlich prima :-)
Ein gutes Beispiel fuer dE=dm*c^2 waere der Massendefekt bei Kernfussion oder radioaktivem Zerfall. Die umgekehrte Richtung erscheint mir komplexer.
Es gibt ja schon Prozesse in denen in Teichenbeschleunigern neue Teilchen entstehen.
Wir die Teilchenart durch den Prozes bestimmt ?

Und wie ist eigetlich deine Meinung zu hollaendischem Kopfsalat ? :-)
Die Frage blieb ja unbeantwortet.
Diesen in einem abgeschlossenen System wachsen zu lassen durfte kein Problem sein.
Thermobehaelter. Batterie,Erde,Wasser,Beleuchtung, Kopfsalat.
Alles rein in den Kasten.

Wuerde sich etwas an der Kastenmasse aendern ?
Im meine ja eher nicht.
Re: E/c²=m ???
11. June 2007 09:48
Egal was ich in den Kasten reintue, die Masse des Kastens bleibt gleich. Mann muss nur unterscheiden zwischen Ruhemasse und Trägermasse. Wenn sich eine Masse bewegt, wird sie mit zunehmender Geschwindigkeit immer schwerer. Wenn sich eine Masse mit „c“ bewegen würde, wäre sie unendlich schwer. Die Trägheit einer Masse macht sich ja erst bemerkbar, wenn sich der Ruhe – oder Bewegungszustand ändert. Photonen haben keine Ruhemasse, ein Gammaquant hat eine Frequenz von ungefähr 60.000 THz (Terra Herz). Nehmen wir an, das
man Photonen erzeugen könnte mit einen höheren Frequenz als ein Gammaquant, würde aus den Photon Materie und Antimaterie entstehen.
Re: E/c²=m ???
11. June 2007 17:48
Hi
So kannst du nicht argumentieren. Ich habe ja konkret angegeben was ich messe.
Ich stelle den Kasten auf eine Supersuper Praezessionswaage. Messe also klar die Ruhemasse, nicht die ralivistische oder den Impuls. Zerstrahl ein Praeperat aendert sich dessen Ruhemasse. Hm aus dem Grund duerfte sich schon etwas am Kastengewicht aendern. Mich wuerde interessieren ob sich signifikant etwas aendert.
Kalte Fusion in Kopfsalat. In der Richtung :-)
Re: E/c²=m ???
12. June 2007 00:26
Morgen richy_2, das mit der Ruhemasse und der Trägenmasse wollte ich nur mal erwähnen, weil ich es los werden wollte. Es gibt hier in deisen Forum Dinge die nicht wirklich angesprochen werden. Egal, jetst bin ich trotal müde ist ja 00:06 Uhr. Ich würde sagen das eine Masse immer eine Masse es ist egal wo sie ist. Denn ob die Masse auf dem Mond oder auf der Erde ist. Masse ist ja eine pysikalisch definierte Größe,oder??? Masse ist doch Dichte mal Volumen, wenn du etwas abkühlst vergrösert sich die Dichte um den selben selben Faktor wie das Volumen abnimmt. Meine Argumentation stütst sich natürlich auf klassische und berechenbare Systeme. Z.b. Vakumenergie hat Eigenschaften von Antigravitation, wen man 2 platten im Vakum zusammenpressen will, baut sich ein Druck auf, wegen der Unschärfe in der Quantenwelt. Ein Experiment hat auch gezeigt, das ein Elektonenfluss in einem Leiter bei 0 Kelvin irgentwie die Masse ändert, aber das habe ich vor langer Zeit gehört,keien Ahnung ob das Stimmt.
Re: E/c²=m ???
07. October 2007 19:31
zugeeben, ich hab nicht alles gelesen...nicht genug zeit und falls, das schon mal geschrieben wurde tuts mir echt leid. jedenfalls wollt ich mich auch mal kurz melden...

nur kurz zur ursprünglichen frage: es geht. allgemein heißt's, dass im "vakuum" ständig virtuelle teilchen entstehen und wieder vergehen; quantenfluktuation nennt man das. virtuell deswegen, weil sie so schnell wieder verschwinden. der grund dafür ist, dass sich die teilchen aus ihrer umgebung energie "borgen". insgesamt: teilchen ziehen energie ab->energie ballt sich zusammen, umgebung gibt energie ab->energie "verschwindet". dieser vorgang ist aber sehr instabil und die energie der teilchen wird in einem materie-antimaterie kollision wieder an die umgebung abgegeben.
sehr unbefriedigend eigentlich...hawking war da ein bisschen befriedigender: in der direkten umgebung einer gravitations-singularität kann eines der beiden teilchen vom schwarzen loch eingefangen werden und das andere der gravitationswirkung entkommen-->hawking-strahlung - also materie, bzw, wellenstrahlung, was ja, danke thomas, dank f=mc²/h austauschbar ist...
Re: E/c²=m ???
20. March 2009 21:23
hi bin mit quantenmeschanik nicht sehr vertraut aber aus der relativitätstheorie ergibt sich in einem punkt das energie in wärme gewandelt ab einem bestimmten punkt zu masse wird ich glaube 10 milliarden grad celsius bin mir nicht ganz sicher muss man erst mal wieder nachschauen aber ab einem bestimmten wärmepunkt wandelt sich die energie in masse
Re: E/c²=m ???
18. July 2012 23:16
Das Universum ist merkwürdig, denn c (Quadrat) ist gleich E geteilt durch m. - Was ist nun, wenn m gleich Null ist? - Und was ist die Lichtgeschwindigkeit, deren Quadrat auch bei der -nicht definierten - Division durch Null immer wieder herauskommen muß? - Ist das Universum vielleicht eine Art "Kurzschluß? - Auch das Ohmsche Gesetz kennt beim Strom eine "Nullstelle". - I = U / R : - Und wenn die Spannung U auf einen Widerstand mit dem Wert Null trifft, bricht alles zusammen. - Kurz bevor das passiert, fängt es an zu brennen.