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.
Die Erkenntnis, dass Wasser durch Schütteln theoretisch zum Kochen gebracht werden kann, hat eine tiefgreifende wissenschaftliche Bedeutung. Sie steht im Zusammenhang mit dem Energieerhaltungssatz, der 1847 von Hermann von Helmholtz formuliert wurde. Dieser besagt, dass sich die Energie in einem abgeschlossenen System nicht mit der Zeit ändert, sondern lediglich zwischen verschiedenen Energieformen umgewandelt werden kann. Energie kann weder erschaffen noch vernichtet werden. Vor Helmholtz haben jedoch bereits andere Wissenschaftler wichtige Beiträge zum Energieerhaltungssatz geleistet.
Die Experimente von Julius Robert von Mayer
Einer dieser Wissenschaftler war der Heilbronner Arzt Julius Robert von Mayer. In den frühen 1840er-Jahren führte er Experimente mit Wasser durch, um die Umwandlung von Bewegungsenergie in Wärmeenergie zu untersuchen. Von Mayer kam zu dem Schluss, dass Wasser durch intensives Schütteln erwärmt werden kann. Er berichtete, dass er das Wasser von zwölf auf 13 Grad erwärmen konnte. Allerdings gab er keine Informationen darüber preis, wie lange er dafür gebraucht hat und welche Menge Wasser er verwendet hat. Dennoch war sein Experiment ein wichtiger Schritt hin zum Verständnis des Energieerhaltungssatzes. Von Mayer formulierte es so: Fallkraft, Bewegung, Wärme, Licht, Elektrizität und chemische Differenz der Ponderabilien [Wägbarkeiten] sind ein und dasselbe Objekt in verschiedenen Erscheinungsformen.
Das Prinzip ist einfach: Durch das Schütteln wird die Kraft auf die Wasserteilchen übertragen. Diese bewegen sich schneller und ihre kinetische Energie wird in Wärmeenergie umgewandelt. Wenn das Wasser jedoch nicht gut isoliert ist, wird die zugeführte Wärme schnell an die Umgebung abgegeben und das Wasser kühlt wieder ab.
