Energieerhaltungssatz

Dieser Text beschreibt Energieerhaltungssatz.

Der Energieerhaltungssatz in der klassischen Physik sagt aus, dass die Gesamtenergie eines Systems durch Prozesse, die ausschließlich innerhalb des betrachteten Systems stattfinden, nicht verändert werden kann. D.h. es ist unmöglich, innerhalb eines abgeschlossenen Systems Energie zu erzeugen bzw. zu vernichten. In der Thermodynamik wird der Energieerhaltungssatz erster Hauptsatz genannt.

In anderen Worten ausgedrückt: Energie kann nicht aus dem Nichts entstehen und kann auch nicht verschwinden. Verschiedene Energieformen (mechanische Energie, Wärme, chemische Energie) wandeln sich ineinander um. Die Umwandlung von Energie in ihre unterschiedlichen Formen wird durch die Elektrodynamik, Mechanik, Thermodynamik, Quantenmechanik, etc. beschrieben und bildet die Grundlage für die meisten Vorgänge in der belebten und unbelebten Natur.== Umgangssprachliche Aspekte ==

Häufig wird irrtümlich diese Umwandlung von Energieformen mit dem Verlust von Energie identifiziert (man spricht z.B. von Energieverbrauch ). Dies ist in dem strengen physikalischen Sinn aber nicht richtig, da z.B. ein Kraftfahrzeug keine Energie verbraucht (vernichtet), sondern lediglich chemische Energie in kinetische Energie und Wärme umwandelt. Was bei "energieverbrauchenden" Prozessen tatsächlich passiert, ist eine Erhöhung der Entropie durch irreversible Wärmeerzeugung. Die so erzeugte Wärmeenergie kann als Konsequenz aus dem zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik nicht vollständig wieder in nutzbare Energie zurückgeführt werden, so dass ein Verlust an nutzbarer Energie entsteht.== Energieaustausch ==

Ein System kann Energie mit anderen Systemen austauschen, z.B. durch Strahlung oder Wärmeleitung. Man spricht dann von einem offenen System. Der Energieerhaltungssatz gilt also ca. in abgeschlossenen Systemen.
Es muss aber trotzdem die Kontinuitätsgleichung gelten. Sprich: "Die Energie die in ein offenes System hineinfließt minus der Energie die es verlässt muss gleich der Energieänderung des Systems sein."== quantenmechanische Betrachtung ==

Die Heisenbergsche Unschärferelation der Quantenmechanik erlaubt aber, dass die Energie eines Systems für sehr kurze Zeitspannen spontan schwanken kann. In dem Rahmen der Quantenmechanik gilt der Energieerhaltungssatz daher nicht uneingeschränkt.== relativistische Betrachtung ==

Gemäß der Relativitätstheorie ist Energie der Masse äquivalent. Daher kann aus der Energieerhaltung die Massenerhaltung in der klassischen Mechanik und Chemie abgeleitet werden. Da die allgemeine Relativitätstheorie i.Allg. kein abgeschlossenes System definieren kann, kennt sie die Energieerhaltung nicht. Daher kann man auch nicht von der Erhaltung der Gesamtenergie in dem Universum ausgehen.