Kernfusion - Kernspaltung

Lancelot · Anmeldungsdatum: 22.09.2004 Beiträge: 148 Wohnort: Sachsen

Hi,

Durch Kernfusion wird ja Bindungsenergie freigesetzt die ja ziemlich stark ist. Woher kommt aber die enorme Energie der Kernspaltung? Müsste da nicht die Energie die dann die Bindungsenergie gibt wieder dazugeführt werden? Oder hab ich da einen Denkfehler....
danke euch!
da lance Augenzwinkern

Mister S · Anmeldungsdatum: 06.01.2005 Beiträge: 426

Bei den Messungen stellt man fest, das Masse verloren geht.

Diese Masse ist nach der Berühmten Formel die entstandene Energie.

Lancelot · Anmeldungsdatum: 22.09.2004 Beiträge: 148 Wohnort: Sachsen

weiß man auch was für Masse das ist? grübelnd

Dieter5858 · Moderator Anmeldungsdatum: 02.08.2004 Beiträge: 696 Wohnort: Hamburg

Hi Leute
Ich weis ja nicht aber ich glaube, die Frage hatte einen anderen hintergrund als die Masse der Materie die zu Energie umgewandelt wird.
Bei der Kernspaltung werden Kerne gespalten (Woooow).
Bei der Kernfusion werden Kerne miteinander verschmolzen.
Bedeutet also das bei der Spaltung Bindungsenergie frei wird, und bei der Fusion, hmm naja wie da die Energie gewonnen wird weis ich auch net.
Auf jeden Fall musst du erstmal Energie aufbringen um die Kerne miteinander verschmelzen zu lassen, den das machen die nur bei größeren Temperaturen und Drücken (Siehe Sternentstehung).

Lancelot · Anmeldungsdatum: 22.09.2004 Beiträge: 148 Wohnort: Sachsen

nein, bei der Kernfusion wird Bindungsenergie frei und zwar die Energie, die den Kern (2 protonen zb) dann auf einen Energieärmeren und stabileren Zustand bringt.

Gast

Nein, die Bindungsenergie ist die Energie, mit der die Nukleonen aneinandergehalten werden. Das kann man nicht einfach anders definieren.

Und diese Energie entspricht genau der verlorenen Masse.

Meld mich nochmal, wenn wir Kernfusion hatten, wenns hier nicht schon gesagt ist.

bishop · Moderator Anmeldungsdatum: 19.07.2004 Beiträge: 1133 Wohnort: Heidelberg

hmm wie ich das im Kopf habe, wird da die Energie frei, die die Differenz zwischen der Energie zwei teilchen und eines zusammengesetzten beträgt. Das zusammengesetzte ist nämlich energieärmer (und afaik sogar effektiv masseärmer) und wird dann als Strahlung abgegeben

Lancelot · Anmeldungsdatum: 22.09.2004 Beiträge: 148 Wohnort: Sachsen

genau so kenn ich das auch und dadurch das der zusammengesetzte Kern dann leichter ist als die 2 Protonen einzelln nennt man die freigelassene Energie Bindungsenergie. oder nicht?

Mister S · Anmeldungsdatum: 06.01.2005 Beiträge: 426

Hab heute mal meinen Lehrer gefragt.

Es ist folgendermaßen:
Bei großen Kernen (Uran o.ä.) wird Energie durch Spaltung frei, da sehr viel Energie reingesteckt wurde, so große Kerne zusammenzusetzen, weil ein sehr großer Potenzialunterschied, begründet durch die elektromagnetische Kraft aufgewendet wird, um die Protonen zusammen zu bringen.

Bei kleinen Kernen (Wasserstoff, Helium) wird durch Kernfusion Energie gewonnen, da sich die Nukleonen durch die schwache Kernkraft gegenseitig anziehen. Diese Kraft wirkt nur auf sehr kleiner Distanz, ist dann aber größer als die Elektromagnetische. Deswegen sind zur Kernfusion so große Temperaturen nötig, um erstmal den Potentialwall der Protonen überwinden zu können (Tunneleffekt spielt auch eine Rolle) Dann fallen die Protonen aber in ein Potenzialloch, wenn die schwache Kraft wirkt.
Offenbar ist bei großen Kernen die Elektromagnetische Kraft viel stärker (weil mehr Protonen da sind) als bei kleinen, deswegen befinden sich die Nukleonen auf einem Potenzialberg, im Gegensatz zum Potenzialloch bei den kleinen Kernen.
Ich weiß aber nicht, wo die Grenze ist. Grundsätzlich funktioniert Kernspaltung auch nur mit Radioaktiven Atomkernen, da bei denen offensichtlich die Starke Kraft nicht ausreicht, die Kerne zusammenzuhalten.

Ich hoffe ich hab keine Fehler gemacht und es war verständlich.
Alle Fragen beantwortet?

MI · Anmeldungsdatum: 03.11.2004 Beiträge: 828 Wohnort: München

was vielleicht noch interessant ist: Der Kern vom Eisenatom (also Fe) ist meines Wissens nach der stabilste, also energieärmste, Kern. Man kann also bis zu diesem Atom fusionieren und dabei Energie erhalten, danach muss man Energie reinstecken.

Naemi · Moderator Anmeldungsdatum: 01.06.2004 Beiträge: 497 Wohnort: Bonn

Es gibt eine Kurve, welche die Bindungsenergie pro Nukleon (also Proton bzw. Neutron) in Abhängigkeit der gesamt Nukleonenzahl stellt (finde nur gerade kein Exemplar).

In den meisten Darstellungen steigt sie erst relativ steil an (eigentlich müsste sie fallen, weil die Bindungsenergie ja negativ ist), um dann um die Gesamtmassezahl 56 (?) langsam wieder abzusinken.

Daraus folgt, dass zum einen Eisen und die Elemente "drumrum" energetisch am stabilsten sind; dass die Element links im Diagramm durch Fusion energetisch günstiger dastehen, die Elemente rechts aber durch Fission, d.h. Spaltung.

Vielleicht mache ich mich noch auf die Suche nach diesem Diagramm...

Lancelot · Anmeldungsdatum: 22.09.2004 Beiträge: 148 Wohnort: Sachsen

also ich versuch mal zusammenzufassen smile

1. die meiste Energie durch Kernfusion bekommt man also bei Wasserstoff und die wenigste bei Eisenkernen. Durch freilassung der Energie die für ein energieärmeren Zustamnd nicht mehr gebraucht wird. richtig?

2. Kernspaltung wird die Energie frei die zur "Herstellung" gebraucht wurde.
Hab gelsen das die Kerne durch Neutron beschossen werden und dann sich so verformen das die starke Kernkraft dies nicht mehr hält und sie somit "explodieren" stimmt das?

3. Da gewinnt also eine Wasserstoffbombe die Energie durch Fusion und eine A-Bombe durch Fision?

greez, Lance

Gast

Die Energie die bei der Kernfusion oder Kernspaltung frei wird beträgt exakt der Energie die der dabei verschwundenen Masse entspricht (Voraussetzung es wird keine Masse abgestrahlt).

Bei einer völligen Auslöschung zweier Teilchen wird genau die der Summe dieser Teilchen enstprechenden Energie nach E=mc^2 frei.

Wie hoch die Energien bei der Kernspaltung oder Fusion sind, beruht demnach nur darauf wie sich dieser Vorgang atomar abspielt und damit die Differenz von Eingangs zu Ausgangsmasse bestimmt

Mister S · Anmeldungsdatum: 06.01.2005 Beiträge: 426

@Lancelot: Alles richtig, es wirkt aber die schwache Kernkraft (die ist aber trotzdem riesig im Vergleich zur Gravitation, wirkt nur halt auf sehr kurze Entfernung). Um die große Aktivierungsenergie bei H-Bomben aufzubringen benutzt man übrigens A-Bomben.
Für den nicht Unwichtigen Tunneleffekt einfach mal im Filmarchiv unter Tunneleffekt nachschauen, da ist auch die Bedeutung des Effekts für die Kernfusion erklärt.

Lancelot · Anmeldungsdatum: 22.09.2004 Beiträge: 148 Wohnort: Sachsen

ist die schwache Kraft nich ausschlieslich für den radioaktiven Zerfall zuständig und die starke Kraft im Kern für den Zusammenhalt der Nukleonen? oder hau ich hier was durcheinander? grübelnd

Gast

Wenn mich nicht alles täuscht ist die starke Kraft für den Zusammenhalt der Quarks zuständig. Bei der Radioaktivität reicht die schwache Kraft nicht aus, um die Nukleonen im Kern zu halten.

Grüße von Mister S

Icewind · Anmeldungsdatum: 16.01.2005 Beiträge: 121 Wohnort: Oberbayern

ich würd das mit der Masse in Energie - Umwandlung noch gern genauer wissen.

hier wurde gesagt, dass 2 aneinander protonen mehr masse besitzen als einzeln? müsste dann für die Kernfusion nicht sauviel energie aufgewendet werden, da sich ja 2 kerne (protonen) verbinden und irgendwo aus viel energie masse entstehen muss??

nochmal erklärung von kernfusion bitte smile

dachdecker2

Masse ist nichts anderes als geronnene Energie. Funktionieren tut das so wie überall, zum Beispiel der Gravitaion. Ein Gebundenes System ist da auch Energieärmer (wie es bei Atomen bis Eisen zutrifft). Die freiwerdende Energie bei Fusion und Spaltung wird nicht nur als (gamma-)Strahlung frei. Viel Energie bleibt als teilweise Bewegungsenergie der Produkte zurück und wird teilweise durch Neutrinos abgegeben.

Lancelot · Anmeldungsdatum: 22.09.2004 Beiträge: 148 Wohnort: Sachsen

bishop · Moderator Anmeldungsdatum: 19.07.2004 Beiträge: 1133 Wohnort: Heidelberg

hmm ne ich denk der Tunneleffekt ergibt sich aus der Unschärfe und der kleinen Wahrscheinlichkeit, dass er auch eintritt... denke aber dass man diese bis zu einem gewissen grad künstlich anheben kann, z.B indem man die Potentialtopfdifferenz geringer ansetzt

Mister S · Anmeldungsdatum: 06.01.2005 Beiträge: 426

Es hängt davon ab, wie groß der Kern ist, ob man durch Kernfusion oder Kernspaltung Energie gewinnen kann. Das liegt daran, dass die Kernkraft im Prinzip nur auf eine Entfernung wirkt, die etwa der entspricht, die zwischen zwei Protonen liegt. Die Elektromagnetische reicht da viel weiter, bei großen Kernen ist sie also größer als die Kernkraft, dementsprechend ist auch die Masse mal größer und mal kleiner als die Teilmassen.

Muss mich übrigens korrigieren, die Starke Kraft wirkt zwischen Protonen, die schwache zwischen Quarks (zwischen Protonen auch, da fällt sie aber nicht auf)

bishop · Moderator Anmeldungsdatum: 19.07.2004 Beiträge: 1133 Wohnort: Heidelberg

du hast irgendwie kein Glück heute, wenn ich mich net täusche^^ (hab zur sicherheit bei Wikipedia nachgesehen)
Also die starke Kraft hält Quarks und alle Teilchen die daraus bestehen mittels Gluonen zusammen.
die Schwache Kraft dagegen hält gar nix zusammen, sondern sorgt dafür, dass Teilchen sich in einander umwandeln können, ist auch mitverantwortlich für radioaktive Zerfälle. Die vermittlungsteilchen sind in diesem Falle Z und W Bosonen

Lancelot · Anmeldungsdatum: 22.09.2004 Beiträge: 148 Wohnort: Sachsen

bishop hat recht, so kenn ichs auch.

was ist eine Potentialtopfdifferenz? Hilfe

Mister S · Anmeldungsdatum: 06.01.2005 Beiträge: 426

Tschuldigung, hatte was falsches im Kopf.

Ansonsten stimmts aber (glaub ich)!

navajo · Moderator Anmeldungsdatum: 12.03.2004 Beiträge: 618 Wohnort: Bielefeld

Naemi · Moderator Anmeldungsdatum: 01.06.2004 Beiträge: 497 Wohnort: Bonn

Danke, navajo, genau diesen Graph meinte ich! Tanzen

(Wobei allerdings streng genommen an der x-Achse gespiegelt sein müsste, da es sich ja um Bindungsenergie handelt. Meist ist aber so rum zu finden).

kirchoff · Gast

ich hätte da mal ne frage! weiß einer von euch ob man zur energiegewinnung auch rein theoretisch einen atomkern spalten und dann per kernfusion die beiden wieder verschmelzen kann? und das dann ständig wiedeerholen wie in einem teufelskreis? denn bekanntlich wird ja bei beidem energie freigesetzt!
würde mich über eine schnelle rückmeldung eurerseits sehr freuen!
vielen dank,
shorty

Naemi · Moderator Anmeldungsdatum: 01.06.2004 Beiträge: 497 Wohnort: Bonn

Nein, das ist eine ziemlich blöde Idee: Zum einen wäre die Summe der gewonnen Energie (theoreisch) null -- zusätzlich müsste man noch Energie aufwenden, um diese Prozesse einzuleiten.

Zum anderen werden vollkommen unterschiedliche Stoffe fusioniert bzw. gespalten: Energie gewinnt man, wenn man leichte Elemente (z.B. Deuterium) fusioniert (die Elemente in der obigen Graphik im steigenden Teil), oder man spaltet schwere Elemente (z.B. Uran) (dann der rechte Teil des Graphs).

Versucht man nun diese Produkte wieder auseinander zu bekommen, bzw. wieder miteinander zu verschmelzen müsste man sehr viel Energie aufwenden. Alle Elemente schwerer als Eisen wurden nur bei Supernovae oder ähnlich energetischen Prozesses hergestellt und es hat sicher auch einen Grund warum so viele schwerere Elemente radioaktiv zerfallen (sie wollen nämlich in eine stabilere Konfiguration wechseln).

Also -- Nein. Definitiv nicht.

Anonym · Gast

kann mir mal jemand die unterschiede und gemeinsamkeiten der kernspaltung und kernfusion erklären.
Muss ja nicht ellenlang sein, wäre aber toll.

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5786 Wohnort: Heidelberg

Hallo!

Bei der Kernspaltung wird ein (sehr schwerer) Kern in mehrere kleinere aufgespaltet. Die Summe der Massen der Spaltprodukte ist kleiner als die Masse des ursprünglichen Kerns. Die Energie, die der Massendifferenz entspricht, wird in andere Energieformen umgesetzt.
Bei der Kernfusion wird aus mehreren sehr leichten Kernen ein einzelner Kern produziert. Hier ist die Summe der Massen der leichten Kerne größer als die Masse des Endprodukts. Also wird auch hier Masse "vernichtet" und Energie in anderer Form frei.
Gemeinsam haben beide also, dass Energie frei wird und dass die Masse abnimmt. Unterschied ist, dass es einmal von ganz schweren zu mittel schweren geht und einmal von ganz leichten zu mittel leichten Kernen.

Gruß
Marco