284. Erhaltung der Energie.

#Wenn ein gewisser Betrag einer Energie verschwindet, so ist stets die

Summe der Beträge derjenigen Energien, welche dadurch zum Vorschein

kommen, dem verschwundenen Betrag gleich.# (R. Mayer.) Eine in der Natur

vorhandene Energie kann also nicht zu nichts werden, sondern kann sich

nur in eine oder mehrere andere Energien verwandeln derart, daß beide

Beträge einander gleich sind. Die Energie verschwindet nicht, sondern

verwandelt sich nur in andere Energien, wobei die Größe der vorhandenen

Energie ungeändert bleibt: #Satz von der Erhaltung der Energie.#

Dieser Satz spricht zugleich aus, daß ^eine Energie nicht aus nichts

entstehen kann^, daß durch Aufwand einer Energie nicht eine dem Betrag

nach größere Energie hervorgebracht werden kann, daß also die

Gesamtsumme der in der Natur vorhandenen Energien weder vergrößert noch

verkleinert werden kann. Es ist dieser Satz der allgemeinste, oberste

und alle Vorgänge der Natur beherrschende Satz, der sich würdig und

ebenbürtig dem durch die Wissenschaft der Chemie gefundenen Satz

anschließt, daß der ^Stoff sich erhält^, daß die Menge des in der Natur

vorhandenen Stoffes weder verringert noch vermehrt werden kann.

Beispiele. Bei den einfachen Maschinen (Hebel, Rolle, Wellrad, schiefe

Ebene, Schraube), sowie bei allen zusammengesetzten Maschinen (Kran,

Räderwerk etc.) gilt ^die goldene Regel^, daß die Kräfte sich verhalten

wie umgekehrt die Wege, oder daß die Arbeit der Kraft gleich ist der

Arbeit der Last. Diesen Satz, dessen Richtigkeit und Wichtigkeit man

schon früher erkannte, nannte man den Satz von der ^Erhaltung der Kraft^

oder der ^Erhaltung der Arbeit^. Bei all diesen Maschinen verschwindet

eine Energie, da eine Kraft längs eines Weges wirkt, dafür kommt eine

andere Energie zum Vorschein, z. B. eine Gravitationsenergie. #Bei allen

mechanischen von Stoß und Reibung freien Vorgängen ist immer die Summe

der vorhandenen lebendigen und Spann-Kräfte konstant# (Helmholtz).

In Wirklichkeit zeigt sich stets ein Verlust an gewonnener Energie: ein

Teil der aufgewendeten Energie scheint ^verloren gegangen^ zu sein.

Dieser Teil hat sich durch die Reibung in eine andere Energie, etwa

Wärme, verwandelt, er hat sich #zerstreut#.

Wenn im galvanischen Elemente Zink verbraucht wird, so wird dadurch eine

gewisse Menge chemischer Energie verbraucht, indem sich ~Zn~ mit ~O~

verbindet. Dafür entstehen nun andere Energien; es wird Wasserstoff

frei, der selbst noch eine chemische Energie (Verwandtschaft zu ~O~)

hat; dann wird Wärme im Elemente frei; ferner entsteht elektrische

Energie, die aber im galvanischen Strome sofort wieder verschwindet und

dadurch Wärme (im Draht), Energie der Lage oder Bewegung (Umtreiben

einer elektrischen Maschine, Treiben einer elektrischen Klingel)

vielleicht auch noch chemische Energie (Ausscheiden von ~Cu~ aus ~SO₄Cu~

bei unlöslicher Anode) hervorbringt. Wenn man all diese Energien der

Größe nach mißt und addiert, so ist ihr Gesamtbetrag genau gleich der

aufgewendeten chemischen Energie, nämlich der chemischen Verwandtschaft

des ~Zn~ zu ~O~.

Wenn wir verbrennliche Speisestoffe (Mehl, Zucker, Fett etc.) in uns

aufnehmen, und dieselben durch die Verdauung ins Blut kommen, so

verbinden sie sich dort mit dem durch die Lungen aufgenommenen

Sauerstoff, d. h. sie verbrennen, ihre chemische Energie verschwindet.

Dafür entsteht Wärme, wovon ein Erwachsener täglich zka. 2700 Kal. nach

außen abgibt; ferner entsteht die Kraft unserer Muskeln, mittels deren

wir andere Energien hervorbringen, z. B. Bewegungsenergien; ein

arbeitender Mensch leistet täglich zka. 50 000 _kgm_ bloß durch die

willkürlichen Muskelbewegungen; noch größere Arbeit leisten gewöhnlich

die unwillkürlichen. Die Summe der Beträge beider Energien ist gleich

dem Betrage der aufgewendeten chemischen Energie, also gleich dem Betrag

der durch die wirkliche Verbrennung der Speisestoffe entwickelten Wärme.

Die Speisestoffe, z. B. Fett, entwickeln gleich viel Wärmemenge (gleich

viel Kalorien), ob sie direkt in der Luft verbrennen, oder ob sie sich

im Körper mit Sauerstoff verbinden, wenn nur in beiden Fällen die

Verbrennung eine gleich vollständige ist.

In all diesen Fällen findet also stets der Vorgang statt, daß eine

Energie verschwindet und dafür eine oder mehrere Energien zum Vorschein

kommen, daß sich also eine Energie in eine oder mehrere andere Energien

umwandelt und bei jedem solchen Vorgang gilt der ^Satz von der Erhaltung

der Energie als der allgemeinste und oberste Grundsatz der Physik^.

Diesem Grundsatz gemäß ist die Energie des Weltalls ein der Größe nach

unveränderliches Ganzes.

Zwölfter Abschnitt: Anhang.

Interferenz, Beugung und Polarisation der Wellen.

Lehrbuch der Physik zum Schulgebrauche. · 第 321 / 340 题