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Mechanische Arbeit durch stochastische Resonanz?
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Frank



Anmeldedatum: 22.01.2009
Beiträge: 394

BeitragVerfasst am: Mo Nov 12, 2012 10:20 am    Titel: Mechanische Arbeit durch stochastische Resonanz? Antworten mit Zitat

http://www.pro-physik.de/details/news/3608601/Molekuel_treibt_Stimmgabel.html

Ist das nicht ein Verstoß gegen den 2. HS?

PS:
Vor längerer Zeit hat hier im Forum User Aaron Beiträge zur stochastischen Resonanz verfasst. Die fand ich damals durchaus interessant und überlegenswert, auch wenn ich nicht immer einer Meinung mit ihm war.
Leider hat er sich aus dem Forum zurückgezogen. Vielleicht schaut er aber wie ich noch ab und zu mal rein, schon wegen des Unterhaltungswertes. Dieses Thema dürfte ihn eventuell interessieren.
_________________
MfG Frank
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Sowasaberauch



Anmeldedatum: 09.04.2008
Beiträge: 833

BeitragVerfasst am: Mo Nov 12, 2012 10:57 am    Titel: Antworten mit Zitat

Dass man mit einzelnen Molekülen direkt Energie gewinnen kann ist ja nichts neues. Das ist logisch. Nur wenn man mehrere hat, herrscht das Chaos und man kann keine Energie mehr gewinnen.
So gesehen hat man IMHO immer die Möglichkeit eine Maschine zu bauen, welche viele einzelne 1-Molekül-Zellen enthält und so aus der Umgebungswärme Energie bezieht.
Nur ist es eben schwer sowas zu bauen...(und das noch preiswert...)

Etwas seltsam ist, dass in dem Bericht Molekül und Moleküle wild durcheinander gemixt werden, sodass es nicht klar ist, ob da jetzt ein einzlenzes Molekül in der Zelle ist, oder mehrere.

Zitat:
Ist das nicht ein Verstoß gegen den 2. HS?

Ich halte diesen Satz eh für den grössten Witz der Geschichte!
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sswjs



Anmeldedatum: 21.09.2008
Beiträge: 1133

BeitragVerfasst am: Mo Nov 12, 2012 11:32 am    Titel: Antworten mit Zitat

Moin,

Sowasaberauch hat Folgendes geschrieben:
Zitat:
Ist das nicht ein Verstoß gegen den 2. HS?

Ich halte diesen Satz eh für den grössten Witz der Geschichte!
Ja, den Satz für einen Witz zu halten ist zwar ganz witzig Rolling Eyes , hilft aber gegen die Gewalt der Schulphysik nicht weiter.
Etwas anderes aber schon. Sehen wir uns einmal diesen ominösen Satz an, Zitat Wikipedia:

    1. Wärme kann nicht von selbst von einem Körper niedriger Temperatur auf einen Körper höherer Temperatur übergehen.
    2. Wärme kann durch eine periodisch arbeitende Maschine nicht vollständig in Arbeit umgewandelt werden. Dies wäre eine Realisierung eines Perpetuum Mobile zweiter Art.
    3. Der Wirkungsgrad des Carnot-Prozesses kann nicht übertroffen werden.
    4. Alle spontan (in eine Richtung) ablaufenden Prozesse sind irreversibel.
    5. Alle Prozesse, bei denen Reibung stattfindet, sind irreversibel.
    6. Ausgleichs- und Mischungsvorgänge sind irreversibel.
    7. In einem geschlossenen adiabaten System kann die Entropie nicht geringer werden.
    8. Das Gleichgewicht isolierter thermodynamischer Systeme ist durch ein Maximalprinzip der Entropie ausgezeichnet.

und nun die Gültigkeit, ebenfalls Zitat Wikipedia:

    Der Zweite Hauptsatz der Thermodynamik stellt eine Erfahrungstatsache dar. Es ist bis heute nicht gelungen, dieses fundamentale Gesetz der klassischen Physik in seiner allgemeinen Gültigkeit für beliebige makroskopische Systeme ausgehend von der Grundgleichung der Quantentheorie, der Vielteilchen-Schrödingergleichung, zu beweisen.

Die wichtigen Worte hab ich einmal kursiv gestellt.

Eine einfache Frage bringt also alle Schulphysiker in Erklärungsnot.


Können sie ihn beweisen?
sswjs
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Frank



Anmeldedatum: 22.01.2009
Beiträge: 394

BeitragVerfasst am: Mo Nov 12, 2012 11:55 am    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Eine einfache Frage bringt also alle Schulphysiker in Erklärungsnot.


Können sie ihn beweisen?


Eine andere Frage bringt die Skeptiker in Erklärungsnot.

Können sie ihn widerlegen?
_________________
MfG Frank
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sswjs



Anmeldedatum: 21.09.2008
Beiträge: 1133

BeitragVerfasst am: Mo Nov 12, 2012 1:11 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Moin,

Frank hat Folgendes geschrieben:
Zitat:
Eine einfache Frage bringt also alle Schulphysiker in Erklärungsnot.


Können sie ihn beweisen?


Eine andere Frage bringt die Skeptiker in Erklärungsnot.

Können sie ihn widerlegen?
Korrekter hätte ich auch nicht antworten können. Schön zu sehen, daß man kopiert wird. Wink

Aber zu dem Widerlegen sei dir gesagt, bei allen Punkten kann ich es nicht.
Punkt 5 könnte man mit der (wissenschaftlichen) Untersuchung von Schaubergers gewendelten Rohren widerlegen, aber den hat man ja als Spinner in die Esoterikecke abgerdängt, doch
Punkt 6 kann jeder selber mit einer Schachtel Cornfläkes mit Rosinen widerlegen. Einfach vertikal schütteln und schon entmischt sich der Inhalt...

...man muss ja nicht gleich zum Wirbelrohr greifen, was die Entropie erniedrigt.


dumm gelaufen...
sswjs
PS: Über das Schütteln (Energiezufuhr) lass ich gerne mit mit streiten. Wink
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Frank



Anmeldedatum: 22.01.2009
Beiträge: 394

BeitragVerfasst am: Mo Nov 12, 2012 1:25 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Aber zu dem Widerlegen sei dir gesagt, bei allen Punkten kann ich es nicht.

Ich könnte es bei keinem einzigen Punkt, nicht dass ich es nicht versucht hätte.

Zitat:
Punkt 5 könnte man mit der (wissenschaftlichen) Untersuchung von Schaubergers gewendelten Rohren widerlegen,

Das ist Deine Vermutung, jedoch noch keine Widerlegung.

Zitat:
Punkt 6 kann jeder selber mit einer Schachtel Cornfläkes mit Rosinen widerlegen.


Öl und Wasser trennt sich sogar ohne Schütteln.

Aber der 2. HS handelt von thermischen Systemen. Mithin geht es bei den genannten Ausgleichs- und Mischungsprozessen ausschließlich um thermische Fragen (z.B. Mischung von kaltem und warmen Wasser).

Zitat:
...man muss ja nicht gleich zum Wirbelrohr greifen, was die Entropie erniedrigt.


Der entsprechende Punkt bezieht sich auf geschlossene Systeme. Das Wirbelrohr zählt wie die Wärmepumpe also nicht dazu.

dumm gelaufen...
_________________
MfG Frank
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Frank



Anmeldedatum: 22.01.2009
Beiträge: 394

BeitragVerfasst am: Mo Nov 12, 2012 1:56 pm    Titel: Antworten mit Zitat

@Sowasaberauch
Zitat:
Dass man mit einzelnen Molekülen direkt Energie gewinnen kann ist ja nichts neues.

Mir wäre das schon neu. Alles was ich dazu bisher recherchieren konnte bewegte sich letztlich im Rahmen des 2.HS.
_________________
MfG Frank
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sswjs



Anmeldedatum: 21.09.2008
Beiträge: 1133

BeitragVerfasst am: Mo Nov 12, 2012 3:01 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Moin,

Frank hat Folgendes geschrieben:
Zitat:
Aber zu dem Widerlegen sei dir gesagt, bei allen Punkten kann ich es nicht.
Ich könnte es bei keinem einzigen Punkt, nicht dass ich es nicht versucht hätte.
Ja, was soll ich dir sagen? Hauptsache, du versuchst es weiter. Wink

Frank hat Folgendes geschrieben:
Zitat:
Punkt 5 könnte man mit der (wissenschaftlichen) Untersuchung von Schaubergers gewendelten Rohren widerlegen,
Das ist Deine Vermutung, jedoch noch keine Widerlegung.
Das ist ebenfalls korrekt. Nachweisen könnte man es nur mit aufwendigen Versuchsreihen. Aber wenn man einen erst mal in die Spinnerecke gedrängt hat...

Frank hat Folgendes geschrieben:
Zitat:
Punkt 6 kann jeder selber mit einer Schachtel Cornfläkes mit Rosinen widerlegen.
Öl und Wasser trennt sich sogar ohne Schütteln.
Siehst du, und genau hier hab ich ein Gegenbeispiel. In der Ölindustrie fallen so genannte Ölschlämme an. Die bestehen zum großen Teilen aus einem Gemisch von Öl und Wasser, daß sich nicht von alleine trennt. Es gibt, glaub ich in Kanada, sogar Forschungreihen von großen Universitäten, da diese Ölschlämme, bzw. die Ölschlammseen langsam zu einem großen Umweltproblem anwachsen.

Frank hat Folgendes geschrieben:
Aber der 2. HS handelt von thermischen Systemen. Mithin geht es bei den genannten Ausgleichs- und Mischungsprozessen ausschließlich um thermische Fragen (z.B. Mischung von kaltem und warmen Wasser).
Ja, ja, immer diese Enschränkungen. Mr. Green

Frank hat Folgendes geschrieben:
Zitat:
...man muss ja nicht gleich zum Wirbelrohr greifen, was die Entropie erniedrigt.
Der entsprechende Punkt bezieht sich auf geschlossene Systeme. Das Wirbelrohr zählt wie die Wärmepumpe also nicht dazu.

dumm gelaufen...
Korrekt.

Der Punkt ist aber ein anderer: Dieser Satz weist so viele Enschränkungen auf, daß wir ihn eigentlich auf dem Müllhaufen der wissenschaftlichen Irrtümer entsorgen sollten, es aber aus Mangel an sinnvollen Alternativen nicht können.


Nun scheint aber, der in deinem Eröffnungspost genannter Beitrag, dem Punkt 2 des zweiten Hauptsatzes zu widersprechen. Wie du schon fragtest:
Frank hat Folgendes geschrieben:
Ist das nicht ein Verstoß gegen den 2. HS?


hoffen wir es mal Wink
sswjs
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Frank



Anmeldedatum: 22.01.2009
Beiträge: 394

BeitragVerfasst am: Mo Nov 12, 2012 3:25 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Hauptsache, du versuchst es weiter.

Bin ich Don Quichotte?

Zitat:
Siehst du, und genau hier hab ich ein Gegenbeispiel. ....

Das ist zwar interessant, aber für das Thema hier irrelevant.

Zitat:
Dieser Satz weist so viele Enschränkungen auf, daß wir ihn eigentlich auf dem Müllhaufen der wissenschaftlichen Irrtümer entsorgen sollten, es aber aus Mangel an sinnvollen Alternativen nicht können.

Dieser Satz weist genau so viele Einschränkungen auf, wie nötig sind um eben bisher nicht durch beobachtbare Versuchsergebnisse widerlegt zu werden und gibt damit den Physikern und Ingenieuren das Handwerkszeug zur Lösung vieler Aufgaben in die Hand. Und was heißt schon Einschränkung? Es werden einfach klare Aussagen zum Gültigkeitsbereich gemacht, so wie das eigentlich zu jeder wissenschaftl. Theorie gehört.

Zitat:
Nun scheint aber, der in deinem Eröffnungspost genannter Beitrag, dem Punkt 2 des zweiten Hauptsatzes zu widersprechen.

Ja, es scheint so, aber vorerst nur auf den ersten flüchtigen Blick. Hält es auch dem 2. Blick stand? Ich wär da nicht so sicher.
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MfG Frank
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Sowasaberauch



Anmeldedatum: 09.04.2008
Beiträge: 833

BeitragVerfasst am: Mo Nov 12, 2012 5:04 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Frank hat Folgendes geschrieben:
@Sowasaberauch
Zitat:
Dass man mit einzelnen Molekülen direkt Energie gewinnen kann ist ja nichts neues.

Mir wäre das schon neu. Alles was ich dazu bisher recherchieren konnte bewegte sich letztlich im Rahmen des 2.HS.


Doch das ist AFAIK schon lange bekannt. Das Grundbeispiel wird ja immer dort angesetzt um dann eben zu erklären, dass es eben mit vielen Molekülen nicht mehr klappt. Habe ich so schon in zig Büchern gesehen.
Die einfachste Variante, die meist genommen wird ist z.B. das einzelne Ion, von dem man theoretisch problemlos kapazitiv Energie auskoppeln könnte. Aber sobald 2 drin sind funktioniert es schon nicht mehr.
Aber das Problem ist ja sowieso, dass man es eben nicht schafft die Brücke von der grundlegenden Teilchenphysik zum 2. HS zu schlagen.
Die einzige Argumentation ist eine statistische makroskopische.

Bei wenigen Teilchen gibt es immer spezielle Effekte, welche dem IMHO widersprechen. Z.b: benutzt man ja zum Kühlen auf richtig tiefe Temperaturen (z.B. für Bose-Einstein-Kondensate) einen Effekt, welcher die Gravitation ausnutzt. Ein paar wenige Teilchen sind in einem Topf. Ab und zu bekommt ein Teilchen genügend Energie um gegen die Gravitation über den Topfrand zu kommen und ist dann weg (da es aussen am Topf runterfällt und dann durch andere (Vakuum-) Verfahren abgezogen wird). Die restlichen Teilchen sind dann kühler.
Kurzzeitig und in kleinen Systemen ist der 2.HS nicht gültig.
Über längere Zeiträume ist die Verteilung dann schon stabil, zumindest wenn man nicht vorher den Ungleichgewichtszustand ausgenutzt hat.
Wenn man z.B. das Teilchen nicht absaugen würde, würde es irgendwann wieder den Topf treffen und ab dann wäre wieder ein Gleichgewicht vorhanden.

Aber die Frage wäre schon, ob bei dem von Dir genannten Experiment nun nur ein Molekül beteiligt ist, oder mehrere. Wie gesagt, im Text wird das leider wild durcheinander gemischt, und ist überhaupt nicht klar.
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Artur_X



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BeitragVerfasst am: Mo Nov 12, 2012 8:00 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Wie definiert man in einem Einteilchen-System die Entropie? Garnicht, würde ich sagen. Denn die Energie muss ja die Chance haben, sich irgendwie zu "verteilen"´, um eine Enropie überhaupt festzulegen. Dieses eine Teilchen hat einen Impuls, der mal zu- und dann wieder abnimmt. Aber Entropie ist da keine. Also kann sie auch nicht zunehmen. Interessant.

Was ist ein Nasturgesetz? Ein Verhalten der Natur, von dem noch keine Ausnahme beobachtet wurde, beispielsweise das Gravitationsgesetz. Ein einziger Sektkorken, der nicht zu Boden fällt, würde das Gesetz zu Fall bringen und die gesamte Physik müsste nochmal von vorn anfangen. Was aber bislang nicht nötig war. Es sind alle Sektkorken wieder herunter gekommen.

Den 2. Hauptsatz nun als strenges Naturgesetz zu definieren, ist bislang nicht gelungen (danke sswjs für das Wiki-Zitat). Genau so verhält es sich meiner Meinung nach: der 2. HS gilt (fast) immer, lässt aber Ausnahmen zu. Jede Ausnahme kann m.E. in eine sehr interessante Maschinerie münden.

Unsinn ist der 2. HS nicht, jedenfalls ist er die Erklärung dafür, dass wir aus einer Klimaanlage keine Energie gewinnen können, obwohl wir dem Fluid Wärme entziehen. Hier ist man zwar mit Wärmepumpen weiter gekommen, aber die selbstantreibende Wärmepumpe ist noch außer Sicht. Prinzipiell, möchte ich behaupten, ist sie möglich.
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Frank



Anmeldedatum: 22.01.2009
Beiträge: 394

BeitragVerfasst am: Di Nov 13, 2012 8:43 am    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo Sowasaberauch!
Zitat:
Doch das ist AFAIK schon lange bekannt. Das Grundbeispiel wird ja immer dort angesetzt um dann eben zu erklären, dass es eben mit vielen Molekülen nicht mehr klappt. Habe ich so schon in zig Büchern gesehen.
Die einfachste Variante, die meist genommen wird ist z.B. das einzelne Ion, von dem man theoretisch problemlos kapazitiv Energie auskoppeln könnte. Aber sobald 2 drin sind funktioniert es schon nicht mehr.


Das Beispiel kenne ich so noch nicht. Andere Beispiele habe ich auch schon in der Literatur gesehen. (z.B. das Nanoschaufelrad mit Sperrklinke, welches durch die thermischen Stöße der umgebenden Moleküle in Drehung versetzt wird. Aber auch hier wird der 2. HS nur anscheinend verletzt.)

Zitat:
Aber das Problem ist ja sowieso, dass man es eben nicht schafft die Brücke von der grundlegenden Teilchenphysik zum 2. HS zu schlagen.
Die einzige Argumentation ist eine statistische makroskopische.


So dachte ich bisher auch.

Zitat:
Bei wenigen Teilchen gibt es immer spezielle Effekte, welche dem IMHO widersprechen. Z.b: benutzt man ja zum Kühlen auf richtig tiefe Temperaturen (z.B. für Bose-Einstein-Kondensate) einen Effekt, welcher die Gravitation ausnutzt. Ein paar wenige Teilchen sind in einem Topf. Ab und zu bekommt ein Teilchen genügend Energie um gegen die Gravitation über den Topfrand zu kommen und ist dann weg (da es aussen am Topf runterfällt und dann durch andere (Vakuum-) Verfahren abgezogen wird). Die restlichen Teilchen sind dann kühler.

Das ist ein Effekt, der nicht nur auf wenige Teilchen beschränkt ist. Bei Verdunstung von Wasser passiert genau dies. Und doch steht es nicht im Widerspruch zum 2. HS. Der besagt, dass für diesen Effekt (Abkühlung) ein Temperaturunterschied notwendig ist. Wenn dieser nicht vorhanden ist, kommt es zwar auch weiterhin zum stochastischen Verlust von Wassermolekülen an der Oberfläche, aber es kommt dabei erst mal nicht mehr zur Abkühlung. Diese lässt sich jedoch dann erreichen, wenn man zusätzlich Energie aufwendet (z.B. Konvektion durch Gebläse), was zur Öffnung des vormals geschlossenen Systems führt.

Zitat:
Kurzzeitig und in kleinen Systemen ist der 2.HS nicht gültig.

Der Meinung war ich eigentlich auch.

Zitat:
Über längere Zeiträume ist die Verteilung dann schon stabil, zumindest wenn man nicht vorher den Ungleichgewichtszustand ausgenutzt hat.
Wenn man z.B. das Teilchen nicht absaugen würde, würde es irgendwann wieder den Topf treffen und ab dann wäre wieder ein Gleichgewicht vorhanden.

Das würde ich ebenfalls so sehen.

Zitat:
Aber die Frage wäre schon, ob bei dem von Dir genannten Experiment nun nur ein Molekül beteiligt ist, oder mehrere. Wie gesagt, im Text wird das leider wild durcheinander gemischt, und ist überhaupt nicht klar.

Das sollte imho keine so große Rolle spielen. Wäre es nicht egal, ob das einzelne Molekül immer wieder aus seiner Umgebung z.B. durch thermische Stöße zur ungeordneten Bewegung angeregt wird, oder ob man das "verbrauchte" Molekül ständig austauscht?
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MfG Frank
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Frank



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BeitragVerfasst am: Di Nov 13, 2012 8:53 am    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo Artur_X!

Zitat:
Wie definiert man in einem Einteilchen-System die Entropie? Garnicht, würde ich sagen. Denn die Energie muss ja die Chance haben, sich irgendwie zu "verteilen"´, um eine Enropie überhaupt festzulegen. Dieses eine Teilchen hat einen Impuls, der mal zu- und dann wieder abnimmt. Aber Entropie ist da keine. Also kann sie auch nicht zunehmen. Interessant.

Ja, das sollte man sich immer mal bewußt machen. Guter Gedanke.

Zitat:
Was ist ein Nasturgesetz? Ein Verhalten der Natur, von dem noch keine Ausnahme beobachtet wurde, beispielsweise das Gravitationsgesetz. Ein einziger Sektkorken, der nicht zu Boden fällt, würde das Gesetz zu Fall bringen und die gesamte Physik müsste nochmal von vorn anfangen. Was aber bislang nicht nötig war. Es sind alle Sektkorken wieder herunter gekommen.


Korrekt.

Zitat:
Den 2. Hauptsatz nun als strenges Naturgesetz zu definieren, ist bislang nicht gelungen (danke sswjs für das Wiki-Zitat). Genau so verhält es sich meiner Meinung nach: der 2. HS gilt (fast) immer, lässt aber Ausnahmen zu. Jede Ausnahme kann m.E. in eine sehr interessante Maschinerie münden.

Der 2. HS kann bislang genau so als Naturgesetz betrachtet werden, wie z.B. "actio est reactio", mit dem sich unsere Freunde von der Besslerfraktion herumschlagen. Eine Rückführung auf ein grundlegenderes Prinzip der Natur wäre zwar wünschenswert, ist aber nicht zwingend notwendig. Es kann solange als allgemeingültig und wahr (im Rahmen seines Gültigkeitsbereiches) betrachtet werden, bis es z.B. durch Experimente widerlegt wurde.
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MfG Frank
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sswjs



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Beiträge: 1133

BeitragVerfasst am: Di Nov 13, 2012 10:28 am    Titel: Antworten mit Zitat

Moin,

Frank hier:
Frank hat Folgendes geschrieben:
Der 2. HS kann bislang genau so als Naturgesetz betrachtet werden, wie z.B. "actio est reactio"...
muss ich dir widersprechen.

Actio gleich reaktio gilt überall und ohne Einschränkungen. Würde sich der zweite Hauptsatz auch auf alles außerhalb seines Gültigkeitsbereiches anwenden lassen, also überall, hättest du sofort meine Zustimmung. Da dies aber nicht der Fall ist...


...nur Erfahrungssatz, kein Gesetz!
sswjs
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Frank



Anmeldedatum: 22.01.2009
Beiträge: 394

BeitragVerfasst am: Di Nov 13, 2012 12:35 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Actio gleich reaktio gilt überall und ohne Einschränkungen.

Dann geh mal zu einem Fussballspiel, such Dir eine Horde angetauter Fans und beleidige deren Manschaft (actio).
Dann wartest Du auf reactio.
Ich bin sicher, nachher im Krankenhaus stellst Du gewisse Unterschiede zwischen actio und reactio fest.

Wenn ich meinem Kind sage, "Räum Dein Zimmer auf!" (actio)
passiert erst mal gar nichts. (reactio=0)

Insofern gilt das Gesetz also nicht allgemeingültig, überall und ohne Einschränkungen.

Du siehst, auch hier müssen letztlich Einschränkungen getroffen werden, (will sagen, wir beziehen uns bei actio=reactio erst mal auf die Mechanik und da insbesondere also auf das Wirken von Kräften und Momenten)

Der 2. HS dagegen hat seinen Wirkungsbereich eben in der Thermodynamik, insbesondere bei geschlossenen Systemen.

Wenn ich sage, in Mitteleuropa schneit es im Januar, wäre es auch nicht sinnvoll zu antworten: "Stimmt gar nicht, denn in Kamerun schneit es im Januar nicht und auch sonst nie."

Die Angabe eines Wirkungsbereiches einer Aussage/Gesetzes ist also existenziell und keineswegs ein Mangel.
_________________
MfG Frank


Zuletzt bearbeitet von Frank am Di Nov 13, 2012 7:12 pm, insgesamt einmal bearbeitet
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