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Erhaltung von Energie, Impuls und Drehimpuls. Inhalt Zusammenfassung der Erhaltungssätze: Impulserhaltung Drehimpulserhaltung Energieerhaltung –Reversible.

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Präsentation zum Thema: "Erhaltung von Energie, Impuls und Drehimpuls. Inhalt Zusammenfassung der Erhaltungssätze: Impulserhaltung Drehimpulserhaltung Energieerhaltung –Reversible."—  Präsentation transkript:

1 Erhaltung von Energie, Impuls und Drehimpuls

2 Inhalt Zusammenfassung der Erhaltungssätze: Impulserhaltung Drehimpulserhaltung Energieerhaltung –Reversible Vorgänge –Irreversible Vorgänge

3 DrehimpulsEinheit 1 m 2 kg/s Drehimpuls der Masse m im Abstand r von der Drehachse bei Winkelgeschwindigkeit ω ImpulsEinheit 1 mkg/sImpuls der Masse m bei Geschwindigkeit v EnergieEinheit 1 J Kinetische Energie bei Masse m, Geschwindigkeit v 1 J Potentielle Energie der Masse m in Höhe h bei Feldstärke g 1 JErzeugung und Zerfall von Masse Energie und Impuls, Drehimpuls einzelner Massen Alle Erhaltungsgrößen sind additiv: Fügt man zwei Systeme zusammen, dann addieren sich die entsprechenden Größen

4 EnergieEinheit 1 JEnergie in Form von Wärme* 1 J Innere Energie: Summe der kinetischen Energie der Teilchen, bei Molekülen auch der Energie der inneren Schwingungen und Rotationen und der Energie zum Lösen oder Aufbau elektrostatischer Bindungen Energie vieler Teilchen, die sich ohne Vorzugsrichtung bewegen (Wärme) *Energie in Form von Wärme kann nur zum Teil in andere Formen der Energie gewandelt werden

5 ImpulsEinheit 1 mkg/s Impuls des Photons mit Wellenlänge λ bei Geschwindigkeit c EnergieEinheit 1 J Energie eines Photons mit Frequenz ν bzw. Wellenlänge λ Energie- und Impuls von Photonen

6 Konstanten m e = 9,1· kgMasse des ruhenden Elektrons e = 1, CElementarladung c = 3,0 · m/s Ausbreitungsgeschwindigkeit el mag. Wellen h = 6, JsPlancksches Wirkungsquantum

7 EnergieEinheit 1 J Energie der Ladung q an einem Ort mit Spannung U gegenüber einem Bezugspunkt Energie elektrisch geladener Teilchen Zum Aufbau elektrischer und magnetischer Felder muss Ladung in elektrischen Feldern verschoben werden, deshalb kann die Energie zum Feld-Aufbau auch in Schritten von dW = U · dq angeben werden

8 Erhaltungssätze Wirken auf ein abgeschlossenes System von N Massenpunkten keine äußeren Kräfte, dann gilt: Einheit 1 J Die Summe aller Energie ist konstant* 1 mkg/s Die Summe der Impulse ist konstant 1 m 2 kg/s Die Summe der Drehimpulse ist konstant *Unterschiedliche Formen der Energie können ineinander verwandelt werden

9 Unterschiede in der Art des Energieaustauschs: reversible und irreversible Vorgänge In reversiblen Vorgängen werden nur vollständig ineinander umwandelbare Energien ausgetauscht –z. B. elastischer Stoß –Anregung von Schwingungen Bei irreversiblen Vorgänge wird ein Teil der Energie in Wärme verwandelt –z. B. inelastischer Stoß –Bewegung mit Reibung Vorgänge ohne oder nur wenig Austausch mit Energie in Form von Wärme sind in der Technik besonders wertvoll, weil sie beliebig oft wiederholbar sind: Irreversible Vorgänge können nur wiederholt werden, solange noch genügend nicht in Wärme umgewandelte Energie zur Verfügung steht

10 Zusammenfassung Bei allen Vorgängen innerhalb eines geschlossenen Systems gibt es additive Größen, deren Summe zeitlich konstant bleibt: Die Impulse (Impulserhaltung) Die Drehimpulse (Drehimpulserhaltung) Die Energie (Energieerhaltung) –Nach Art der bei den Vorgängen ausgetauschten Formen der Energie unterscheidet man: Reversible Vorgänge, z. B. elastischer Stoß: Es werden nur vollständig ineinander umwandelbare Energien ausgetauscht Irreversible Vorgänge, z. B. inelastischer Stoß: Ein Teil der Energie wird in Wärme verwandelt Weitere Erhaltungssätze gibt es für Teilchenzahlen

11 Finis


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