Es gibt so Fragen, die man sich in der realen Welt gar nicht stellt. Oder warum sollte jemand versuchen, Wasser allein durch Schütteln zum Kochen zu bringen? In der Physik hingegen darf man sich solche Fragen nicht nur stellen, sie sind sogar sehr wichtig, wie ihr im Folgenden lesen könnt. Doch zunächst beantworten wir ohne weitere Umschweife die titelgebende Frage: Kann Wasser nur durch Schütteln zum Kochen gebracht werden? Ja, kann es in der Tat – zumindest theoretisch. Man müsste das Wasser jedoch in ein richtig gut isoliertes Gefäß füllen, sodass die durch das Schütteln zugeführte Wärme nicht gleich wieder an die Umgebung abgegeben wird. Und man müsste wohl sehr lange durchgehend schütteln – tagelang, wie aus einem Artikel des SWR hervorgeht.
Der Energieerhaltungssatz
Die Frage nach dem Kochen von Wasser durch Schütteln hat eine tiefgreifende wissenschaftliche Erkenntnis zur Folge gehabt. Konkret geht es um den sogenannten Energieerhaltungssatz, der 1847 von Hermann von Helmholtz endgültig ausformuliert wurde. Dieser besagt, dass sich die Energie in einem abgeschlossenen System nicht mit der Zeit ändert. Sie kann lediglich zwischen verschiedenen Energieformen umgewandelt werden. Es ist jedoch nicht möglich, Energie zu erschaffen oder zu vernichten. Vor Hermann von Helmholtz haben allerdings bereits andere Wissenschaftler bedeutende Meilensteine auf dem Weg zum Energieerhaltungssatz vollbracht.
Die Experimente von Julius Robert von Mayer
Der Heilbronner Arzt Julius Robert von Mayer führte in den frühen 1840er-Jahren Experimente mit Wasser durch. Seine Annahme war, dass wenn Bewegungsenergie sich in Wärmeenergie verwandeln lässt, Wasser durch Schütteln zu erwärmen sein muss. So schrieb von Mayer, dass er Wasser durch intensives Schütteln von zwölf auf 13 Grad erwärmen konnte. Wie lange er dafür gebraucht und welche Menge Wasser er verwendet hat, verriet er allerdings nicht. Dennoch war das Experiment wegweisend für einen ersten Ansatz zum Energieerhaltungssatz. Von Mayer formulierte es so: Fallkraft, Bewegung, Wärme, Licht, Elektrizität und chemische Differenz der Ponderabilien [Wägbarkeiten] sind ein und dasselbe Objekt in verschiedenen Erscheinungsformen.
Durch das Schütteln wird die Kraft auf die Wasserteilchen übertragen. Diese bewegen sich schneller und dadurch erhöht sich ihre kinetische Energie. Diese Energie wird dann in Form von Wärmeenergie abgegeben, was zu einer Erwärmung des Wassers führt. Allerdings ist der Effekt des Schüttelns auf die Temperaturerhöhung minimal und es würde sehr lange dauern, um das Wasser tatsächlich zum Kochen zu bringen.
