Atomenergie

Ste · Anmeldungsdatum: 18.04.2010 Beiträge: 1

Meine Frage:
Warum kann man durch Fusion und Spaltung der Atome, Energie erhalten??

Meine Ideen:
niedrigeren Energiezustand?

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18051

Ja, so ist das.

Die Fusion zweier Atomkerne

und

liefert Energie, wenn der resultierende Kern

eine geringere Energie als die beiden Ausgangskerne hat, wenn also

ist. Die Energiedifferenz

wird dabei als kinetische Energie frei, wobei diese meist sowohl vom Kern als auch von weiteren freiwerdenden Teilchen, z.B. Gamma-Quanten oder Neutronen getragen wird.

Umgekehrt wird bei der Spaltung Energie frei, wenn sozusagen das umgekehrte gilt, wenn also

Typischerweise liefert bei schweren Kernen die Spaltung, bei leichten dagegen die Fussion Energie. Grund dafür ist die Bindunsgenergie pro Nukleon; siehe hier http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Binding_energy_curve_-_common_isotopes_DE.svg&filetimestamp=20090604074827

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

Basiert hier nicht der Energiegewinn aus dem Masseverlust.

Der über Einstein nach E=m*c² erklärt wird?

Masse und Energie ist äquivalent.

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Das ist völlig das Gleiche. Man könnte in den obigen Ausführungen statt E immer m schreiben. Auch chemische Energie entspricht einem Massenverlust, da ein Molekül in Summe weniger Masse hat als seine Atome - die Differenz geht in die freiwerdende Bindungsenergie. Der Massverlust ist bei Kernreaktionen, aber deutlich ausgeprägter und messbar.

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18051

Es ist Geschmacksache, ob man von Bindungsenergie oder Massendefekt spricht und welches Vorzeichen man wählt ... es müssen sich nur alle einig sein

rak64 · Anmeldungsdatum: 27.05.2010 Beiträge: 3

1959 wurden ja in der Nähe eines Kernreaktors die Neutrinos nachgewiesen. Werden die den in der Rechnung berücksichtigt?

LG rak64

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18051

Streng genommen in den Rechnungen ja, experimentell häufig nein, da sie kaum zu detektieren sind.

Häufig betrachtet man nur Masse und Bewegungsenergie des Ausgangs- und des Endzustandes (der jeweiligen Kerne); die freiwerdende Energie steckt außerdem in mehrere Gamma-Quanten und Neutronen bzw. Neutrinos.

Dabei sei angemerkt, dass es sich um verschiedene Reaktionen handelt. Bei der im Kernreaktor stattfinden Kernspaltung werden keine Neutrinos frei; diese stammen aus dem sogenannten Beta-Zerfall radioaktiver Kerne.

Danip159 · Anmeldungsdatum: 03.01.2010 Beiträge: 91

Ich hätte auch eine kurze Frage:

Wenn die Energie aus dem Masseverlust frei wird, warum spricht man dann von Bindungsenergie. Die Atomkern-Teile müssen ja zusammen kleben" bleiben.

Nun geht ein Teil der Masse in Energie über und die Starke Wechselwirkung greift ein - die Teilchen bleiben zusammen. Also wird die Energie aus dem Masseverlust komplett frei? Oder wieviel wird für die Starke Wechselwirkung benötigt? Ich hab mir das eigentlich zuerst so gedacht: Masse verschwindet und taucht als Energie in der starken WW wieder auf? Wenn sie dies nicht tut, woher hat dann die starke WW ihre "Kraft"?

Oder hab ich iwo einen Denkfehler? oO

tranz · Gast

auf jeden fall ist atomenergie extrem gefährlich und keiner weiß wohin mit dem atommüll der tausende von jahren strahlt und menschen krank macht

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18051

Danip159 · Anmeldungsdatum: 03.01.2010 Beiträge: 91

Hm, ok.

Ist klar, je größer der Massendefekt, desto größer die Stabilität, desto mehr Masse wird zu Energie umgewandelt.

Also hab ich das falsch gefolgert, wenn ich sage, die Energie aus der Masse wandert direkt in die starke Wechselwirkung? Wenn ja, woher hat die SWW ihre Kraft? (Ok, erscheint mir diese Frage nur unsinnig, da ich mich grad auch Frage wo die Gravi ihre Kraft her hat, oder passt das?^^)

Dann geht die Energie, die vom Massendefekt kommt komplett in die Umgebung über? (als kinetische Energie?)

Oder wieviel bleibt von der Energie im Atomkern?

Bei der Kernspaltung leuchtets mir ein. Ein Atom wird gespalten und die beiden Bruchstücke rasen mit großer Geschwindigkeit durch den Raum und treffen auf andere Atome bzw. reiben an diesen. Aber bei der Fusion gelangen ja zwei "Bruchstücke" zusammen?

Greetings und Danke smile

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18051

Bei der Fusion wird - falls diese energetisch erlaubt ist - ebenfalls Energie frei. Im Bild bedeutet dies, dass man sich "nach oben" bewegt.

http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Binding_energy_curve_-_common_isotopes_DE.svg&filetimestamp=20100223221326

Die Energie geht komplett "in die Umgebung über", d.h. sie wird in Form von Sekundärprodukten wie Protonen und/oder Neutronen freigesetzt.

Beispiele:

²H + ²H => ³He + n
²H + ²H => ³H + p

Es können auch Gamma-Quanten frei werden (bei den o.g. Prozessen - glaube ich - jedoch nicht)

Danip159 · Anmeldungsdatum: 03.01.2010 Beiträge: 91

Ok, super

Vielen Dank!

Dann noch eine kurze Frage: Warum diese Zacken-Linien auf der linken Seite im Bild?

Von Helium-4 nach Lithium-6 kann ich mir vorstellen, dass es was mit dem Zeilenwechsel im Periodensystem zu tun hat - mit der Protonen und Neutronenzahl des Kerns?

Doch warum sollte dann Litium mit 3Neutronen weniger stabil sein als Lithium mit 4Protonen? Soweit ich weiss machen viele Protonen den Kern instabil?

Leider hab ich kA wies nach dem C-12 bzw O-16 weiter geht, bzw was für Elemente da weniger stabil sind.

Greetings et merci (:

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18051

Die Maxima kann man nur teilweise qualitativ verstehen; die exakten Rechnungen sind extrem kompliziert und nur numerisch durchführbar.

Kennst du das Prinzip der abgeschlossenen Elektronenschalen im Periodensystem? Man kann ähnliche abgeschlossene Schalen für Protonen und Neutronen (mit den sogenannten magischen Zahlen 2, 8, 20, ...) definieren. Kerne mit einer abgeschlossenen Schale sind besonders stabil. Noch interessanter sind doppelt-magische Kerne, in denen sowohl die Protonen- als auch die Neutronenschalen abgeschlossen sind. Dies gilt für

Helium: 4 = 2+2
Sauerstoff: 16 = 8+8
...

Beim Eisen mit 56 = 28+28 ist die Begründung etwas anders, aber prinzipiell liegt auch hier eine besonders symmetrische Nukleonenkonfiguration vor.

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Danip159 · Anmeldungsdatum: 03.01.2010 Beiträge: 91

Ok. Danke TomS smile

franz: Teilweise verstehe ichdeine Schlagwort-Sätze nicht.

Du vergleichst hier zwei Kerne mit einem Asteroiden, der auf die Erde prallt?

Würde der vergleich nicht viel eher zur Kernspaltung passen? Der Asteroid trifft auf und verformt die Erde, sprengt Stückchen aus ihr heraus. Und ist der Asteroid groß genug, "zerfetzt" er die Erde?

Was meinst du mit Energie Null? Wenn der Asteroid nun auf die Erdefällt, dann hat er ja nicht nur die kinetische Energie vom Gravitationsfeld der Erde, sondern vielmehr von iwo anders - zB durch etliche Beschleunigungen anderer Gravi-felder. Sogesehen kann die Energie doch nicht Null werden?^^ Wahrscheinlich missversteh ich dich nur grad komplett. Bitte erklär mir das etwas genauer smile

Mein Trugschluss war nur, da man immer von Bindungsenergie spricht, dachte ich mir, iwoher muss die Energie doch kommen. Und da wawr für mich am naheliegendsten, dass die Massenenergie dafür herhalten muss. Dem ist aber allem anschein doch nicht so - und die SWW ist einfach "da", wenn sich die Kerne nahe genug kommen.

Right? (:

Greetings!

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Natürlich hinkt der Vergleich.

Gedacht war an das Gesamtsystem: Zwei massive Körper krachen allein durch Schwerkraft zusammen. Ihre Gesamtenergie ist und bleibt null. Das ist übrigens nur eine zweckmäßige Festlegung des Nullniveaus, wenn sie sich aus den unendlichen Weiten nähern.

Läßt man sie (gedanklich) "heil", hat man hinterher eine heiße "Doppelmasse" - wie bei der Kernfusion, gehalten durch Bindungsenergie.

mfG

Danip159 · Anmeldungsdatum: 03.01.2010 Beiträge: 91

Achso

Ok! Wieder einiges klar Augenzwinkern

Danke (: