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Was ist "Energie" und WO ist sie?

Thema erstellt von Suza 
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Beiträge: 99, Mitglied seit 4 Jahren
Wenn ich dazu Wikipedia frage, dann lese ich:

Zitat von Wikipedia:
Die Energie (altgriechisch ἐν en „innen“ und ἔργον ergon „Wirken“) ist eine fundamentale physikalische Größe, die in allen Teilgebieten der Physik sowie in der Technik, der Chemie, der Biologie und der Wirtschaft eine zentrale Rolle spielt. Ihre SI-Einheit ist das Joule. Energie ist diejenige Größe, die aufgrund der Zeitinvarianz der Naturgesetze erhalten bleibt, das heißt, die Gesamtenergie eines abgeschlossenen Systems kann weder vermehrt noch vermindert werden (Energieerhaltungssatz).

Soweit ist mir das verständlich, aber ich frage mich WO diese Energie eigentlich genau steckt. Ist Energie immer an Materie GE-bunden bzw. mit ihr VER-bunden? Bei elektrischer Spannung braucht man zum Beispiel zwei unterschiedlich geladene Körper, bei Bewegungsenergie eine Masse, bei chemischer Energie Stoffe / Elemente usw.

Gibt es irgend eine Energie, welche nicht an irgend eine Form von Stoff / Materie gebunden ist? Selbst unsere Gedanken sind ja (elektrische) Energie und an unser Gehirn gebunden... Wer kann weiterhelfen?
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Okotombrok (Moderator)
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Suza schrieb in Beitrag Nr. 2153-1:
. . . aber ich frage mich WO diese Energie eigentlich genau steckt . . .

Hallo Suza,

zunächt ist Energie eine physikalische Größe und als solche ein abstakter Begriff, von Menschen ersonnen um Zustände und Zustandsveränderungen, kurz, um beobachtbare Phänomene in der Natur beschreiben zu können.
Energie ist also nichts, was sich irgendwo verstecken könnte, was man anfassen oder auch nur darauf zeigen könnte. Es ist kein Ding an sich, es stellt keine physikalische Entität dar.
Man sollte also nicht danach fragen, Was Energie ist, sondern besser, was wir damit meinen, wenn wir von Energie sprechen.

Was meinen wir nun mit Energie?

Mit Energie meinen wir zunächst einen Unterschied, einen Unterschied verschiedener Niveaus, physikalisch ausgedrückt Potenzialdifferenzen.
Es heißt, Energie sei das Vermögen, Arbeit zu verrichten. Mit Arbeit meinen wir jetzt einen Ausgleichsvorgang solcher Potenzialdifferenzen.

An folgenden Beispielen mag es deutlich werden:

Betrachten wir einen See 500 m über NN mit Wasser der Masse m. Auf Meeresniveau haben wir nun eine potenzielle Energie, die wir aus dem Produkt von Masse , Höhe und Erdbeschleunigung errechnen –
E=mgh.
Die Energie ergibt sich also aus unterschiedlichen Gravitationspotenzialen, unterschiedlichen Entfernungen zum Erdmittelpunkt. Schaffen wir nun dem Wasser durch ein Flussbett einen Weg zum Meer, so wird es den Berg hinunterfleißen und damit Arbeit verrichten, z.B. eine Wassermühle antreiben.

Mit elektrischer Energie meinen wir eine Differenz elektrischer Ladungen und errechnen die Energie aus dem Produkt von Ladungsmenge und elektrischer Spannung/Potenzialdifferenz elektrischer Ladungen –
E=QU
Bieten wir nun der Potenzialdifferenz elektrischer Ladungen einen Ausgleich, schließen wir also den Stromkreis, so wird elektrische Arbeit verrichtet indem z.B. ein Motor angetrieben wird.

Von Wärmeenergie,
Q=c*m*DeltaTheta
mit Q als Wärmeenergie, c als Materialkonstante und Delta Theta als Temperaturdifferenz, sprechen wir, wenn wir unterschiedliche Temperaturniveaus vorliegen haben und damit eine Dampfmaschine antreiben können, wenn wir einen Temperaturausgleich ermöglichen.

Von kinetischer Energie sprechen wir, wenn Massen in einem gegebenen Inertialsystem unterschiedliche Relativgeschwindigkeiten zugewiesen werden können.
E=m/2v2

Ein Atom gibt Energie in Form eines Photons ab, wenn ein an ihn gebundenes Elektron ein höheres Energieniveau einnimmt als im „Normalzustand“ und die Bedingungen dergestalt sind, dass das Elektron auf ein für ihn natürliches Energieniveau zurückfällt.

Mit Energie meint man also letztendlich nichts anderes als einen Unterschied.

mfg okotombrok
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Okotombrok schrieb in Beitrag Nr. 2153-2:

Hallo Suza,

zunächt ist Energie eine physikalische Größe und als solche ein abstakter Begriff, von Menschen ersonnen um Zustände und Zustandsveränderungen, kurz, um beobachtbare Phänomene in der Natur beschreiben zu können...

Mit Energie meint man also letztendlich nichts anderes als einen Unterschied.

mfg okotombrok

Mir ist nach Provokation :joker: Masse ist ein Unterschied? E=mc2
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Beitrag zuletzt bearbeitet von Henry am 20.05.2014 um 23:12 Uhr.
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Beiträge: 99, Mitglied seit 4 Jahren
Okotombrok schrieb in Beitrag Nr. 2153-2:
zunächt ist Energie eine physikalische Größe und als solche ein abstakter Begriff, von Menschen ersonnen um Zustände und Zustandsveränderungen, kurz, um beobachtbare Phänomene in der Natur beschreiben zu können.

Leuchtet ein.

Okotombrok schrieb in Beitrag Nr. 2153-2:
Energie ist also nichts, was sich irgendwo verstecken könnte, was man anfassen oder auch nur darauf zeigen könnte. Es ist kein Ding an sich, es stellt keine physikalische Entität dar.

Dennoch können wir Energie ja berechnen und sogar messen, also muss es physikalisch doch vorhanden sein, oder?

Okotombrok schrieb in Beitrag Nr. 2153-2:
Man sollte also nicht danach fragen, Was Energie ist, sondern besser, was wir damit meinen, wenn wir von Energie sprechen.

Was meinen wir nun mit Energie?

Mit Energie meinen wir zunächst einen Unterschied, einen Unterschied verschiedener Niveaus, physikalisch ausgedrückt Potenzialdifferenzen.

Wenn ich Materie und Antimaterie nebeneinander halte, dann passiert zunächst nichts. Bringt man beides aber zusammen, hört die Materie auf zu existieren und zerstrahlt vollkommen zu Energie. So jedenfalls habe ich es noch aus dem Physikunterricht in Erinnerung und da habe ich eben mein Problem damit. Wenn Materie aufhört zu existieren und sich statt dessen vollkommen zu Energie gewandelt haben soll, was ist dann diese Energie (oder der Niveauunterschied nach Deiner Definition)?

Okotombrok schrieb in Beitrag Nr. 2153-2:
Es heißt, Energie sei das Vermögen, Arbeit zu verrichten. Mit Arbeit meinen wir jetzt einen Ausgleichsvorgang solcher Potenzialdifferenzen.

Um aber Arbeit verrichten zu können, muss die Energie mit der Materie wechselwirken. Nach meinem Verständnis geht das nur, wenn die Energie dabei auf die Materie übertragen wird. Gedanken mögen eine Form von elektrischer Energie sein, aber sie sind schwer in der Lage, mechanische Arbeit zu verrichten.

Okotombrok schrieb in Beitrag Nr. 2153-2:
An folgenden Beispielen mag es deutlich werden:

Betrachten wir einen See 500 m über NN mit Wasser der Masse m. Auf Meeresniveau haben wir nun eine potenzielle Energie, die wir aus dem Produkt von Masse , Höhe und Erdbeschleunigung errechnen –
E=mgh.
Die Energie ergibt sich also aus unterschiedlichen Gravitationspotenzialen, unterschiedlichen Entfernungen zum Erdmittelpunkt. Schaffen wir nun dem Wasser durch ein Flussbett einen Weg zum Meer, so wird es den Berg hinunterfleißen und damit Arbeit verrichten, z.B. eine Wassermühle antreiben.

Also steckt die Energie im Wasser? Schließlich ist es ja das Wasser, welches die Wassermühle antreibt.

Okotombrok schrieb in Beitrag Nr. 2153-2:
Mit elektrischer Energie meinen wir eine Differenz elektrischer Ladungen und errechnen die Energie aus dem Produkt von Ladungsmenge und elektrischer Spannung/Potenzialdifferenz elektrischer Ladungen –
E=QU
Bieten wir nun der Potenzialdifferenz elektrischer Ladungen einen Ausgleich, schließen wir also den Stromkreis, so wird elektrische Arbeit verrichtet indem z.B. ein Motor angetrieben wird.

Also steckt die Energie in den Elektronen, die auf ihrem Weg von einem Pol zum anderen Magnetfelder erzeugen und so einen Motor drehen lassen?

Okotombrok schrieb in Beitrag Nr. 2153-2:
Von Wärmeenergie,
Q=c*m*DeltaTheta
mit Q als Wärmeenergie, c als Materialkonstante und Delta Theta als Temperaturdifferenz, sprechen wir, wenn wir unterschiedliche Temperaturniveaus vorliegen haben und damit eine Dampfmaschine antreiben können, wenn wir einen Temperaturausgleich ermöglichen.

Also steckt die Energie auch in den Teilchen der Materie oder kann Wärme auch vollkommen ohne Materie existieren?

Okotombrok schrieb in Beitrag Nr. 2153-2:
Von kinetischer Energie sprechen wir, wenn Massen in einem gegebenen Inertialsystem unterschiedliche Relativgeschwindigkeiten zugewiesen werden können.
E=m/2v2

Also ist die kinetische Energie immer mit der Masse verbunden? Ist sie die Masse selbst oder ist sie nur Teil der Masse?

Okotombrok schrieb in Beitrag Nr. 2153-2:
Ein Atom gibt Energie in Form eines Photons ab, wenn ein an ihn gebundenes Elektron ein höheres Energieniveau einnimmt als im „Normalzustand“ und die Bedingungen dergestalt sind, dass das Elektron auf ein für ihn natürliches Energieniveau zurückfällt.

Wenn ein Atom nur dann Energie abgibt, wenn es ein Photon entlässt, dann trägt also das Photon die Energie? Steckt die Energie also in Atomen und Photonen?

Henry schrieb in Beitrag Nr. 2153-3:
Okotombrok schrieb in Beitrag Nr. 2153-2:
Mit Energie meint man also letztendlich nichts anderes als einen Unterschied.

Mir ist nach Provokation :joker: Masse ist ein Unterschied? E=mc2

Frechdachs! :devil:

Aber guter Einwand!

Die Frage bleibt also noch offen, denn wenn Energie lediglich ein Unterschied von was auch immer sein soll, dann ist dieser Unterschied nach dem Zusammenbringen von Materie und Antimaterie ausgeglichen und demnach nicht mehr da. Ich möchte dennoch nicht in der Nähe sein, wenn das mal im Milligrammbereich ausprobiert wird...

Da ziehe ich mir dann doch lieber energiereiche Nahrung oder einen Energydrink vor, oder gibt es das in Wirklichkeit gar nicht? Was meinen wir mit "Energie freisetzen" eigentlich, wenn es doch wohl nur Potentialunterschiede sind und was passiert mit der Energie, wenn der Potentialunterschied ausgeglichen ist gem. Energieerhaltungssatz?
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Beitrag zuletzt bearbeitet von Suza am 21.05.2014 um 11:52 Uhr.
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Energie ist das Bestreben von einem labilen in einen stabilen Zustand überzugehen.

Ein Stein, der in der Luft schwebt, hat einen labilen Zustand. erst wenn er runterfällt und auf dem Boden liegt, hat er einen stabilen Zustand erreicht. Seine potentielle Energie hat er dann in kinetische umgewandelt.
Thermische Energie ist, wenn zwei körper mit unterschiedlicher Temperatur ihre Temperaturdifferenz ausgleichen wollen.
Elektrische Energie ist, wenn ein aus einem Atom herausgelöstes Elektron sich wieder mit einem "partnerlosen" Proton vereinigen will.
Nukleare Energie ist, wenn ein instabiler Atomkern in einen stabilen Zustand wechselt.
Nur bei der kinetischen Energie ist mir keine gültige Umschreibung eingefallen.
Theoretisch, wenn sich zwei Objekte mit unterschiedlicher Energie "treffen".
Und bei der Strahlungsenergie sehe ich nicht den labilen Zustand des fliegenden Photons der in einen stabilen Zustand übergeht, sobald das Photon absorbiert wird. Aber, rein hypothetisch, ist Strahlungsenergie auch eine Form der kinetischen Energie.

Vielleicht hat meine Theorie vom labilen und stabilen Zustand doch einen Haken.


Zitat:
Wenn ein Atom nur dann Energie abgibt, wenn es ein Photon entlässt, dann trägt also das Photon die Energie? Steckt die Energie also in Atomen und Photonen?
Und was ist, wenn ich Materie erthitze, wenn ich eine Stahlblock auf 1000°C aufheize, dann steckt die Energie in den Atomschwingungen.
Diese Atomschwingung hören erst bei 0 Kelvin auf.

Wenn also ein Körper Wärme abstrahlt, in Form von (Infrarot)-Strahlung, wie kommt dann die Energie von der Atomschwingung in die Photonen? Welchen Einfluss haben die (Valenz-)Elektronen auf diesen Energiefluss? Wer kann den physikalischen Ablauf erklären?

Wann hebt ein einfallendes Photon ein Elektron auf eine höhere Bahn, und wann erhöht das Photon die Temperatur des Atoms in Form von stärkerer Atomschwingung?
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Der Erfahrene erkennt, dass er nicht alle Probleme lösen kann
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Beitrag zuletzt bearbeitet von Hans-m am 21.05.2014 um 12:49 Uhr.
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Hans-m schrieb in Beitrag Nr. 2153-5:
Energie ist das Bestreben von einem labilen in einen stabilen Zustand überzugehen.

Ein Stein, der in der Luft schwebt, hat einen labilen Zustand. erst wenn er runterfällt und auf dem Boden liegt, hat er einen stabilen Zustand erreicht. Seine potentielle Energie hat er dann in kinetische umgewandelt.
Thermische Energie ist, wenn zwei körper mit unterschiedlicher Temperatur ihre Temperaturdifferenz ausgleichen wollen.
Elektrische Energie ist, wenn ein aus einem Atom herausgelöstes Elektron sich wieder mit einem "partnerlosen" Proton vereinigen will.
Nukleare Energie ist, wenn ein instabiler Atomkern in einen stabilen Zustand wechselt.
Nur bei der kinetischen Energie ist mir keine gültige Umschreibung eingefallen.
Theoretisch, wenn sich zwei Objekte mit unterschiedlicher Energie "treffen".
Und bei der Strahlungsenergie sehe ich nicht den labilen Zustand des fliegenden Photons der in einen stabilen Zustand übergeht, sobald das Photon absorbiert wird. Aber, rein hypothetisch, ist Strahlungsenergie auch eine Form der kinetischen Energie.

Vielleicht hat meine Theorie vom labilen und stabilen Zustand doch einen Haken.


Zitat:
Wenn ein Atom nur dann Energie abgibt, wenn es ein Photon entlässt, dann trägt also das Photon die Energie? Steckt die Energie also in Atomen und Photonen?
Und was ist, wenn ich Materie erthitze, wenn ich eine Stahlblock auf 1000°C aufheize, dann steckt die Energie in den Atomschwingungen.
Diese Atomschwingung hören erst bei 0 Kelvin auf.

Wenn also ein Körper Wärme abstrahlt, in Form von (Infrarot)-Strahlung, wie kommt dann die Energie von der Atomschwingung in die Photonen? Welchen Einfluss haben die (Valenz-)Elektronen auf diesen Energiefluss? Wer kann den physikalischen Ablauf erklären?

Wann hebt ein einfallendes Photon ein Elektron auf eine höhere Bahn, und wann erhöht das Photon die Temperatur des Atoms in Form von stärkerer Atomschwingung?

Der Haken ist, dass deine Theorie nicht richtig ist.:smiley27:
Steine schweben nicht in der Luft. Ein Stein wird z. B. durch dich in die Luft geworfen und hat durch deine Aktion kinetische Energie erhalten. Im Moment, wenn er den höchsten Punkt auf seiner Bahn erreicht, findet ein Ausgleich der Schwerkraft, die permanent auf ihn wirkt, und der kinetischen Energie statt. In diesem Moment hat der Stein nur noch potenzielle Energie (auch schon mal Lageenergie genannt). Die Potentielle Energie wird durch den Fall des Steines, bewirkt durch die Schwerkraft, wieder in kinetische Energie umgewandelt. Wenn der Stein auf dem Boden aufkommt, verliert er seine kinetische Energie, sie wird zum Teil auf den Erdboden übertragen und zum Teil in Wärme (Strahlungsenergie) umgewandelt.
Was du mit „labilem Zustand“ meinst, ist der Zustand eines labilen Gleichgewichtes. Diesen Zustand kann der Stein gar nicht erreichen, weil ständig wenigstens eine Kraft auf ihn wirkt.
Außerdem hat er auf dem Boden nur scheinbar einen stabilen Zustand erreicht, nämlich nur in Bezug auf den Boden. Er fällt nur deshalb nicht weiter, weil ihn eine andere Kraft – die elektromagnetische Kraft – am Weiterfallen hindert.
Strahlungsenergie ist ganz gewiss KEINE kinetische Energie.
Das ist nur zum Teil richtig, was du über die Erwärmung von Stahl schreibst. Was du meinst, ist Wärmeenergie, die die Atome in Bewegung, AUCH in Schwingung versetzte (Atome und Moleküle sind allerdings ständig in Schwingung, was nichts mit Erwärmung zu tun hat), das ist kinetische Energie bzw. Schwingungsenergie (da gibt es auch noch Unterschiede, die Sache ist überhaupt nicht simpel, weil in Metallen auch noch haufenweise freie Elektronen herumschwirren, die zu Energiebilanz beitragen).
Die Strahlung, die der Stahlblock abgibt, wird nicht von der Bewegung der Atome erzeugt, sondern von den Elektronen, die durch Energiezufuhr angeregt werden, ein höheres Energieniveau einnehmen und sofort wieder auf ein niedrigeres zurückfallen. Wenn sie ein höheres Niveau einnehmen tun sie das, weil sie Strahlung aufgenommen haben, die (Infrarot-)Strahlung ist eine Folge der Abgabe von Energie der Elektronen, wenn sie wieder ihr altes Energieniveau einnehmen.
Und ein Atom hat keine Temperatur.
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Henry schrieb in Beitrag Nr. 2153-6:
Steine schweben nicht in der Luft.

Sicher schweben Steine nicht in der Luft, hier darfst Du das nicht wörtlich nehmen, ich dachte diesen Denkansatz hättes Du erkannt.

Unter labilem Zustand meine ich den Zustand, wenn die Energie "entfesselt" (bitte nicht wieder wortlich nehmen) wird, also, wenn der Stein "vom Haken" eines Krans gelassen wird, oder wenn die Schleusen eines Stausees geöffnet werden. Dann ist der Stein, bzw das Wasser in einem labilen Zustand. Durch die Gravitationskraft wird es nach unten gezogen, und gibt somit potenzielle Energie ab.
Ebenso die Elektronen einer Stromquelle. An einem Pol "tummeln" sich die Elektronen, am anderen fehlen diese. Das ganze ist instabil, und sobald der Schalter geschlossen wird, ist das System bestrebt einen stabilen Zustand herbeizuführen. Dieser ist erreicht, wenn jedes Elektron wieder einem Proton zugehörig ist.

Kurz gesagt: Ein labiles Gleichgewicht besteht, wenn ein Zustand, ohne äussere Einwirkung, nicht erhalten bleibt.
Der Stein bleibt nicht oben, wenn er nicht gehalten wird. Die Elektronen bleiben nur am entsprechenden Pol, so lange der Schalter geöffnet ist.
Stabil ist ein Zustand, der sich, auch ohne äusseres Zutun nicht verändert.
Ein Stein bleibt unten auf dem Boden, und ein Elektron bleibt bei "seinem" Proton, da muss ich keinen Aufwand treiben, um diesen Zustand zu erhalten.
Der Zustand ist stabil.
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Beitrag zuletzt bearbeitet von Hans-m am 21.05.2014 um 15:55 Uhr.
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Also, wenn ich einen Stein aufhebe, dann füge ich ihm Energie zu? Wenn ich ihn hochwerfe, dann füge ich noch mehr Energie zu und wenn ich ihm so viel Energie zuführe, dass er die Erdanziehung überwindet, dann befindet er sich in einem stabilen Zustand (und ich bin all meine Energie wahrscheinlich los)?

Ich habe das noch immer nicht verstanden, wo die Energie herkommt / hingeht. Können wir aber zumindestens sagen, ob Energie unabhängig von Materie existieren kann? Was ist mit Gammastrahlung? Die enthält Energie, aber auch Materie (Teilchen)?
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Henry schrieb in Beitrag Nr. 2153-6:
Die Strahlung, die der Stahlblock abgibt, wird nicht von der Bewegung der Atome erzeugt, sondern von den Elektronen, die durch Energiezufuhr angeregt werden, ein höheres Energieniveau einnehmen und sofort wieder auf ein niedrigeres zurückfallen. Wenn sie ein höheres Niveau einnehmen tun sie das, weil sie Strahlung aufgenommen haben, die (Infrarot-)Strahlung ist eine Folge der Abgabe von Energie der Elektronen, wenn sie wieder ihr altes Energieniveau einnehmen.

Das ist falsch.

Ein schwarzer Körper emittiert Strahlung, weil die Atome schwingen und dadurch Ladungen beschleunigt werden. Beschleunigte Ladungen emittieren elektromagnetische Strahlung. Man erhält ein Bandenspektrum nach dem Wienschen Verschiebungsgesetz.

Wenn Elektronen auf ein höheres Energieniveau angehoben werden und von dort auf ein niedrigeres hinab fallen, so entspricht der Energiedifferenz zwischen zwei solchen diskreten Niveaus stets eine bestimmte Wellenlänge. Deshalb erhält man in diesem Fall - im Gegensatz zu dem vorgesagten Mechanismus - ein Linienspektrum.
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Claus schrieb in Beitrag Nr. 2153-9:
Henry schrieb in Beitrag Nr. 2153-6:
Die Strahlung, die der Stahlblock abgibt, wird nicht von der Bewegung der Atome erzeugt, sondern von den Elektronen, die durch Energiezufuhr angeregt werden, ein höheres Energieniveau einnehmen und sofort wieder auf ein niedrigeres zurückfallen. Wenn sie ein höheres Niveau einnehmen tun sie das, weil sie Strahlung aufgenommen haben, die (Infrarot-)Strahlung ist eine Folge der Abgabe von Energie der Elektronen, wenn sie wieder ihr altes Energieniveau einnehmen.

Das ist falsch.

Ein schwarzer Körper emittiert Strahlung, weil die Atome schwingen und dadurch Ladungen beschleunigt werden. Beschleunigte Ladungen emittieren elektromagnetische Strahlung. Man erhält ein Bandenspektrum nach dem Wienschen Verschiebungsgesetz.

Wenn Elektronen auf ein höheres Energieniveau angehoben werden und von dort auf ein niedrigeres hinab fallen, so entspricht der Energiedifferenz zwischen zwei solchen diskreten Niveaus stets eine bestimmte Wellenlänge. Deshalb erhält man in diesem Fall - im Gegensatz zu dem vorgesagten Mechanismus - ein Linienspektrum.

Für die Erkenntnis, dass Schwarze Körper diskrete Strahlung abgeben, die auf den "Quantensprüngen" der Elektronen beruhen, erhielt Max Planck den Nobelpreis, wenn ich mich richtig erinnere. Daher stammt die Bezeichnung "Quantensprung".

Natürlich geben beschleunigte Elektronen Strahlung ab, Synchrotonstrahlung, z. B. wenn sie entlang eines Magnetfeldes beschleunigt werden, siehe z. B. die Jets von Neutronensternen.
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Beitrag zuletzt bearbeitet von Henry am 21.05.2014 um 16:45 Uhr.
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Hallo Henry,

Henry schrieb in Beitrag Nr. 2153-10:
Für die Erkenntnis, dass Schwarze Körper diskrete Strahlung abgeben, die auf den "Quantensprüngen" der Elektronen beruhen, erhielt Max Planck den Nobelpreis, wenn ich mich richtig erinnere. Daher stammt die Bezeichnung "Quantensprung".

Da erinnerst du dich falsch.

Planck erhielt den Nobelpreis weil er entdeckte, dass alle elektromagnetische Strahlung (so z.B. auch auch Wärmestrahlung oder Radiowellen) in Energieportionen, den sogenannten „Quanten“ abgegeben wird. Dabei sind die abgegebenen Energiemengen (Quanten) immer ein Vielfaches der Strahlungsfrequenz multipliziert mit dem Planckschen Wirkungsquantum h.

Das hat aber nichts mit "Quantensprüngen" von Elektronen von einem auf ein anderes Energieniveau innerhalb eines Atoms zu tun.
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Claus schrieb in Beitrag Nr. 2153-11:
Hallo Henry,

Henry schrieb in Beitrag Nr. 2153-10:
Für die Erkenntnis, dass Schwarze Körper diskrete Strahlung abgeben, die auf den "Quantensprüngen" der Elektronen beruhen, erhielt Max Planck den Nobelpreis, wenn ich mich richtig erinnere. Daher stammt die Bezeichnung "Quantensprung".

Da erinnerst du dich falsch.

Planck erhielt den Nobelpreis weil er entdeckte, dass alle elektromagnetische Strahlung (so z.B. auch auch Wärmestrahlung oder Radiowellen) in Energieportionen, den sogenannten „Quanten“ abgegeben wird. Dabei sind die abgegebenen Energiemengen (Quanten) immer ein Vielfaches der Strahlungsfrequenz multipliziert mit dem Planckschen Wirkungsquantum h.

Das hat aber nichts mit "Quantensprüngen" von Elektronen von einem auf ein anderes Energieniveau innerhalb eines Atoms zu tun.

Sorry, Claus! Keine Ahnung, wie mir dieser krasse Fehler passieren konnte! Du hast selbstverständlich Recht bzgl. des Strahlungsspektrums. Wie sonst könnte man anhand des "Sprungs" der Elektronen auf ein anderes Energieniveau Elemente bestimmen können! Und wie sollten dann die Farbveränderungen zu erklären sein, die ein Stahlblock durch erhitzen durchläuft, die Elektronen emittieren nur ein genau definiertes "Energiepaket", also Quantum. Da hätte ich vorher noch mal nachschauen müssen.

Allerdings stammt der Begriff "Quantensprung" tatsächlich davon, dass Elektronen sich nur in bestimmten Orbitalen bewegen können (damals noch mit der Vorstellung von festen Bahnen) und die Änderung des Energieniveaus nur durch ein bestimmtes "Quantum" von Energie erfolgen kann. Atome sind nur deshalb stabil, WEIL die Elektronen Energie "gequantelt" aufnehmen bzw. abgeben können, sie "springen" von einer Bahn auf eine andere, daher "Quantensprung", wie gesagt.
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Okotombrok (Moderator)
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Claus schrieb in Beitrag Nr. 2153-11:
Dabei sind die abgegebenen Energiemengen (Quanten) immer ein Vielfaches der Strahlungsfrequenz multipliziert mit dem Planckschen Wirkungsquantum h.
Hallo Claus,

ich will nicht kleinlich sein, möchte aber nicht unerwähnt lassen, dass die Energie eines Quants das Produkt aus der Frequenz und dem Wirkungsquantum bedeutet, nicht aber ein Vielfaches der Frequenz.

mfg okotombrok
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Suza schrieb in Beitrag Nr. 2153-4:
Okotombrok schrieb in Beitrag Nr. 2153-2:
Man sollte also nicht danach fragen, Was Energie ist, sondern besser, was wir damit meinen, wenn wir von Energie sprechen.

Was meinen wir nun mit Energie?

Mit Energie meinen wir zunächst einen Unterschied, einen Unterschied verschiedener Niveaus, physikalisch ausgedrückt Potenzialdifferenzen.

Wenn ich Materie und Antimaterie nebeneinander halte, dann passiert zunächst nichts. Bringt man beides aber zusammen, hört die Materie auf zu existieren und zerstrahlt vollkommen zu Energie. So jedenfalls habe ich es noch aus dem Physikunterricht in Erinnerung und da habe ich eben mein Problem damit. Wenn Materie aufhört zu existieren und sich statt dessen vollkommen zu Energie gewandelt haben soll, was ist dann diese Energie (oder der Niveauunterschied nach Deiner Definition)?

Mir fehlt hier noch immer eine plausible Antwort (oder ich übersehe sie ständig).

Stelle ich mir eine ideale Thermoskanne vor, in derem Inneren sich im absoluten Vakuum eine Masse Materie und eine gleichgroße Masse Antimaterie befinden. Die Materie habe einen gleichgroßen Energiegehalt wie die Antimaterie.

Nun kommen beide Massen in dierekten Kontakt. Was passiert? EnergieMaterie + EnergieAntimaterie = 2 Energie?
Was verbleibt in der hermetisch abgeschlossenen Thermoskanne, nachdem beide Massen zusammengebracht wurden- Wärme, Licht, Strahlung?
Was konkret ist nach der Reaktion noch vorhanden und bleibt das auf alle Ewigkeit?
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Suza schrieb in Beitrag Nr. 2153-14:
Nun kommen beide Massen in dierekten Kontakt. Was passiert? EnergieMaterie + EnergieAntimaterie = 2 Energie?
Was verbleibt in der hermetisch abgeschlossenen Thermoskanne, nachdem beide Massen zusammengebracht wurden- Wärme, Licht, Strahlung?
Was konkret ist nach der Reaktion noch vorhanden und bleibt das auf alle Ewigkeit?

Zitat von Wikipedia:
Die Vernichtung (Annihilation) setzt die bei der Paarbildung als Masse gespeicherte Energie wieder frei. Bei der Elektron-Positron-Annihilation tritt diese als elektromagnetische Strahlung auf, im Fall schwerer Teilchen (Proton-Antiproton) teilweise auch in Form anderer Teilchen mit hoher Bewegungsenergie. Dabei wird die gesamte Masse des Teilchen-Antiteilchen-Paares umgesetzt und nicht nur, wie bei Kernspaltung und Kernfusion, ein kleiner Bruchteil (siehe Massendefekt). Die Annihilation einer gegebenen Masse von 50 % Materie + 50 % Antimaterie würde also viel mehr Energie freisetzen als die Reaktion einer gleich großen Masse von Fusionsreaktor-Brennstoff. Beispielsweise würde die Annihilation eines Wasserstoffatoms mit einem Anti-Wasserstoffatom die Energie 1,88 GeV liefern; die Fusion eines Deuteriumkerns mit einem Tritiumkern liefert dagegen nur 17,6 MeV. Die Antimaterieannihilation setzt hier also etwa 100-mal so viel Energie frei wie die Kernfusion.

LINK (Wikipedia)
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Hans-m schrieb in Beitrag Nr. 2153-15:
Zitat von Wikipedia:
Bei der Elektron-Positron-Annihilation tritt diese als elektromagnetische Strahlung auf, im Fall schwerer Teilchen (Proton-Antiproton) teilweise auch in Form anderer Teilchen mit hoher Bewegungsenergie. Dabei wird die gesamte Masse des Teilchen-Antiteilchen-Paares umgesetzt und nicht nur, wie bei Kernspaltung und Kernfusion, ein kleiner Bruchteil (siehe Massendefekt). Die Annihilation einer gegebenen Masse von 50 % Materie + 50 % Antimaterie würde also viel mehr Energie freisetzen als die Reaktion einer gleich großen Masse von Fusionsreaktor-Brennstoff. Beispielsweise würde die Annihilation eines Wasserstoffatoms mit einem Anti-Wasserstoffatom die Energie 1,88 GeV liefern; die Fusion eines Deuteriumkerns mit einem Tritiumkern liefert dagegen nur 17,6 MeV. Die Antimaterieannihilation setzt hier also etwa 100-mal so viel Energie frei wie die Kernfusion.

LINK (Wikipedia)

Interessant, aber ich sehe die Frage noch immer nicht beantwortet (sorry). Was ist denn nun diese "elektromagnetische Strahlung" bzw. woraus besteht sie???????

Frage ich Wikipedia, so erhalte ich als Antwort nur
Zitat von Wikipedia:
Elektromagnetische Strahlung besteht aus gekoppelten elektrischen und magnetischen Feldern. Zu ihnen gehören unter anderem Radiowellen, Mikrowellen, Infrarotstrahlung, sichtbares Licht, UV-Strahlung sowie Röntgen- und Gammastrahlung.

Kann es sein, dass diese Strahlung zum Beispiel Photonen enthält? Und, sind Photonen keine Teilchen? Sind das dann aber Teilchen oder Antiteilchen? Wie ist das bei der Gammastrahlung? Wikipedia schreibt dazu:
Zitat von Wikipedia:
Gammastrahlung im engeren Sinne ist eine besonders durchdringende elektromagnetische Strahlung, die bei spontanen Umwandlungen („Zerfall“) der Atomkerne vieler natürlich vorkommender oder künstlich erzeugter radioaktiver Nuklide entsteht.

Der Name stammt von der Einteilung der ionisierenden Strahlen aus radioaktivem Zerfall in Alphastrahlung, Betastrahlung und Gammastrahlung mit deren steigender Fähigkeit, Materie zu durchdringen. Alpha- und Betastrahlung bestehen aus geladenen Teilchen und wechselwirken daher deutlich stärker mit Materie als die ungeladenen Photonen oder Quanten der Gammastrahlung. Entsprechend haben letztere ein deutlich höheres Durchdringungsvermögen.
(farbliche Hervorhebung durch mich)

Also auch wieder Teilchen? Oder sind das nun Antiteilchen?

Vielleicht kann mir das ja wirklich mal jemand erklären wie einem dreijährigen Kind, was Energie nun wirklich ist und ob Energie an Materie (Teilchen) gebunden ist oder auch unabhängig von Materie existieren kann. Falls ja würde mich brennend interessieren, wie diese Energie dann wohl aussieht, wenn sie nicht in Form von Materie in Erscheinung tritt. Also, wer kann helfen?
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Suza schrieb in Beitrag Nr. 2153-16:
Kann es sein, dass diese Strahlung zum Beispiel Photonen enthält? Und, sind Photonen keine Teilchen? Sind das dann aber Teilchen oder Antiteilchen? Wie ist das bei der Gammastrahlung?

Hallo Suza,

Photonen sind die kleinste Einheit elektromagnetischer Strahlung.
Sie zeigen Teilcheneigenschaften, sind aber keine Teilchen im klassischen Sinn, besitzen also nicht gleichzeitig einen bestimmten Ort und einen bestimmten Impuls.
Sie zeigen Welleneigenschaften, sind aber keine Wellen im klassischen Sinn, benötigen also kein Medium/Äther welches schwingt und eine Ausbreitung veranschaulicht.
Nils Bohr nannte das das Komplemantaritätsprinzip: EM-Strahlung ist letztlich nur durch sich widersprechende Eigenschaften zur Gänze beschrieben.

(Gammastrahlung ist nichts anderes als Photonen höchster Energie, also prinzipiell nichts anderes als alle elektromagnetische Strahlung jeglicher Frequenz.)

Ich empfehle dir populärwissenschaftliche- oder Fachliteratur zum Thema Licht, z.B. Richard Feynman's QED.
Dann weißt du, warum wir alle nicht wissen, was Licht eigentlich ist.

By the way,
lass die Antiteilchen zunächst außen vor, sie machen die ganze Geschichte nicht gerade einfacher.

mfg okotombrok
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Beitrag zuletzt bearbeitet von Okotombrok am 28.05.2014 um 21:42 Uhr.
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Hallo Suza,

Okotombrok schrieb in Beitrag Nr. 2153-17:
Ich empfehle dir populärwissenschaftliche- oder Fachliteratur zum Thema Licht, z.B. Richard Feynman's QED.
Dann weißt du, warum wir alle nicht wissen, was Licht eigentlich ist.

By the way,
lass die Antiteilchen zunächst außen vor, sie machen die ganze Geschichte nicht gerade einfacher.

Ja, aber solltest du Feynman´s ausgezeichnetes Buch lesen, so wird er dir dort auch erklären, warum das Lichtteilchen (das "Photon" - wenn man es denn als solches betrachtet) nicht nur ein Teilchen, sondern auch sein eigenes Antiteilchen ist.
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Okotombrok schrieb in Beitrag Nr. 2153-17:
By the way,
lass die Antiteilchen zunächst außen vor, sie machen die ganze Geschichte nicht gerade einfacher.

Claus schrieb in Beitrag Nr. 2153-18:
Ja, aber solltest du Feynman´s ausgezeichnetes Buch lesen, so wird er dir dort auch erklären, warum das Lichtteilchen (das "Photon" - wenn man es denn als solches betrachtet) nicht nur ein Teilchen, sondern auch sein eigenes Antiteilchen ist.

Hallo Leute,

richtig schwierig wird es, wenn man versucht herauszufinden, warum sich Teilchen und Antiteilchen (außer Photonen natürlich) in reine Energie verwandeln, wenn sie sich begegnen. :]

Beste Grüße
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Suza schrieb in Beitrag Nr. 2153-16:
Kann es sein, dass diese Strahlung zum Beispiel Photonen enthält? Und, sind Photonen keine Teilchen? Sind das dann aber Teilchen oder Antiteilchen?
.
.
.
Also auch wieder Teilchen? Oder sind das nun Antiteilchen?

Ich kenne Photonen als Teilchen,
Photonen als Antiteilchen (Antiphoton) habe ich noch nie gehört.
Photonen haben bekanntlich keine Ruhemasse, und sind somit in Ruhe nicht existent.
Antiphotonen müssten Antienergie haben.
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Der Erfahrene erkennt, dass er nicht alle Probleme lösen kann
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