1.8.2 Energie (Perpetuum-Mobile)

Abb. 1

Im den letzten Jahrhunderten wurde immer wieder der Bau eines „Perpetuum Mobile” versucht. Unter einem solchen Gerät versteht man eine periodisch arbeitende Maschine, die ohne Eingriff von außen fortwährend Arbeit verrichtet. Bei oberflächlicher Betrachtung könnte man die in Abb. 2 skizzierte Anordnung für ein „Perpetuum Mobile” halten.

Abb. 2

Die eine Hälfte eines Holzrades befindet sich in einem mit Wasser gefüllten Behälter, die andere in Luft. Eine Gummidichtung in der Behälterwand schließt die Lücke zwischen dem Rad und der Behälterwand. Es könnte folgende Meinung vertreten werden:

Das Holzrad erfährt im Wasser einen Auftrieb, der eine Linksdrehung bewirkt.

Diese Vorstellung ist falsch, denn bekanntlich wirken die durch den Wasserdruck bedingten Kräfte senkrecht zur Oberfläche und haben somit kein Drehmoment.

Die Erfolglosigkeit auf der Suche nach einem „Perpetuum Mobile” gab schließlich Anlass zu der Schlussfolgerung: Ein Perpetuum-Mobile ist unmöglich.

Gleichwertig hiermit ist die Aussage :

Die Arbeit, die von einem System verrichtet werden kann, ist nur vom Anfangs- und Endzustand des Systems, nicht aber von der Art uns Weise der Änderung abhängig. Die Arbeit, die von einem System beim Übergang von einem Zustand A in einen Zustand B verrichtet wird, nennen wir die Energie im Zustand A in Bezug auf den Zustand B .

Der Satz von der Unmöglichkeit eines Perpetuum-Mobile wird immer wieder durch richtig Schlussfolgerungen bestätigt.

Hier sind einige Beispiele:

1. Beispiel Hangabtriebskraft | 2. Beispiel Wasserdruck in Abhängigkeit von der Eintauchtiefe | 3.Beispiel Hebelgesetz | 4. Beispiel Skalarprodukt zweier Vektoren