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Bindungsenergie
 
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Elektron3,14
Gast





Beitrag Elektron3,14 Verfasst am: 05. März 2012 19:41    Titel: Bindungsenergie Antworten mit Zitat

Meine Frage:
In der Sonne wird doch aus jeweils vier Wasserstoffkernen (Protonen) ein Heliumkern gebildet, zum größten Teil über die Proton-Proton-Reaktion. Bei Wikipedia steht dazu, dass bei diesem Vorgang Bindungsenergie frei wird, welche dem Massendefekt entspricht.
Also ist die freigesetzte Enrgie in Form von Gammaphotonen im Endeffekt Bindungserngie?
Doch warum wird bei diesem Vorgang überhaupt Bindungsenergie frei?
Gibt es da eine quantenmechanische Ursache?

Meine Ideen:
Vielleicht wird bei diesem Vorgang Energie frei, weil der Heliumkern einen stabileren Energeizustand darstellt?
Chillosaurus



Anmeldungsdatum: 07.08.2010
Beiträge: 2440

Beitrag Chillosaurus Verfasst am: 05. März 2012 20:12    Titel: Re: Bindungsenergie Antworten mit Zitat

Elektron3,14 hat Folgendes geschrieben:
Meine Frage:
In der Sonne wird doch aus jeweils vier Wasserstoffkernen (Protonen) ein Heliumkern gebildet, zum größten Teil[...]

Wie soll das denn gehen? Ein Heliumkern hat 2 Protonen.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 11923

Beitrag TomS Verfasst am: 05. März 2012 21:47    Titel: Re: Bindungsenergie Antworten mit Zitat

Chillosaurus hat Folgendes geschrieben:
Elektron3,14 hat Folgendes geschrieben:
Meine Frage:
In der Sonne wird doch aus jeweils vier Wasserstoffkernen (Protonen) ein Heliumkern gebildet, zum größten Teil[...]

Wie soll das denn gehen? Ein Heliumkern hat 2 Protonen.


So

http://de.wikipedia.org/wiki/Proton-Proton-Reaktion

_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
Chillosaurus



Anmeldungsdatum: 07.08.2010
Beiträge: 2440

Beitrag Chillosaurus Verfasst am: 06. März 2012 02:03    Titel: Antworten mit Zitat

Ja, da steht doch auch, dass zunächst ein Deuterium gebildet werden muss, wobei ein Proton in ein Neutron, ein Positron und ein Elektronneutrino umgesetzt wird - Ladungserhalt somit gesichert. Wenn man die Energiebilanz aufstellt, sollte man diese doch auch mit berücksichtigen.
Dazu nochmal 'ne Frage von mir: unter welchen Umständen finden eine Umwandlung Proton--> Neutron + Positron + Elektronneutrino statt?
Da ein Wasserstoffatom offenbar recht stabil ist, dürfte es keinen spontanten Zerfall des freien Protons geben (bzw. die Halbwertszeit müsste sehr groß sein).
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 11923

Beitrag TomS Verfasst am: 06. März 2012 06:46    Titel: Antworten mit Zitat

Chillosaurus hat Folgendes geschrieben:
Ja, da steht doch auch, dass zunächst ein Deuterium gebildet werden muss, wobei ein Proton in ein Neutron, ein Positron und ein Elektronneutrino umgesetzt wird

Ja, es geht nur mehrstufig, ein direkter Stoß von vier Proton en ist natürlich extrem unwahrscheinlich.

Chillosaurus hat Folgendes geschrieben:
unter welchen Umständen finden eine Umwandlung Proton--> Neutron + Positron + Elektronneutrino statt?
Da ein Wasserstoffatom offenbar recht stabil ist, dürfte es keinen spontanten Zerfall des freien Protons geben (bzw. die Halbwertszeit müsste sehr groß sein).


Der Protonenzerfall (Betazerfall)



wäre aufgrund der schwachen WW erlaubt, ist jedoch für freie Protonen energetisch verboten und kann nur in gebundenen Zuständen auftreten; in gebundenen Zuständen kann die unterschiedliche Bindungsenergie der Kerne den Zerfall energetisch möglich machen.+

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Zuletzt bearbeitet von TomS am 06. März 2012 10:23, insgesamt einmal bearbeitet
Elektron3,14
Gast





Beitrag Elektron3,14 Verfasst am: 06. März 2012 08:03    Titel: Antworten mit Zitat

Um mal auf meine Frage zurückzukommen: Woher kommt die Bindungsenergie?
Es wird ja wie gesagt aus vier Protonen ein Heliumkern gebildet, wie bereits erwähnt durch die Proton-Proton-Reaktion.

Doch warum wird dabei Bindungsenergie frei? Ist die Ursache folgende, dass der Heliumkern einen stabileren Zustand darstellt?
Supernova
Gast





Beitrag Supernova Verfasst am: 06. März 2012 08:15    Titel: Antworten mit Zitat

An TomS:

Der von dir aufgezeigte Protonenzerfall ist falsch!
Ein Proton zerfällt in ein Neutron, ein Positron und ein Elektronneutrino.
Ein Neutron zerfällt in ein Proton, ein Elektron und ein Elektronantineutrino.
Du schreibst aber, dass beim Zerfall eines Protons ein (e)? frei wird und ein Antineutrino.


[/b]
Kernkraft



Anmeldungsdatum: 05.03.2012
Beiträge: 3

Beitrag Kernkraft Verfasst am: 06. März 2012 08:52    Titel: Antworten mit Zitat

ich hab es mal so gelernt, dass die einzelnen bestandteile des kerns in der summe mehr wiegen als der aus ihnen bestehende kern selbst. die differenz wird beim fusionsprozess dann als energie frei. im grunde ist es das glaub ich...
Elektron3,14
Gast





Beitrag Elektron3,14 Verfasst am: 06. März 2012 09:01    Titel: Antworten mit Zitat

Aber welches Prinzip bzw. Ursache steckt dahinter? Kann man das quantenmechanisches erklären?
Kernkraft



Anmeldungsdatum: 05.03.2012
Beiträge: 3

Beitrag Kernkraft Verfasst am: 06. März 2012 09:05    Titel: Antworten mit Zitat

naja... masse wird zu strahlung. dem liegt doch E=m*c² zugrunde oder nicht?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 11923

Beitrag TomS Verfasst am: 06. März 2012 10:22    Titel: Antworten mit Zitat

Supernova hat Folgendes geschrieben:
An TomS:

Der von dir aufgezeigte Protonenzerfall ist falsch!
Ein Proton zerfällt in ein Neutron, ein Positron und ein Elektronneutrino.
Ein Neutron zerfällt in ein Proton, ein Elektron und ein Elektronantineutrino.
Du schreibst aber, dass beim Zerfall eines Protons ein (e)? frei wird und ein Antineutrino.

[/b]

Schreibfehler, der Querstrich ist auf dem falschen Teilchen; Danke ;-)

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TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 11923

Beitrag TomS Verfasst am: 06. März 2012 10:34    Titel: Antworten mit Zitat

Elektron3,14 hat Folgendes geschrieben:
Aber welches Prinzip bzw. Ursache steckt dahinter? Kann man das quantenmechanisches erklären?

Versuche doch erst mal das klassische Bild zu verstehen: ein Teilchen "fällt" in einen Potentialtopf; dadurch entsteht ein gebundener Zustand.

Quantenmechanisch (bzw. eigtl. erst im Rahmen der Quantenfeldtheorie) gibt es nun keinen Potentialtopf mehr, sondern nur eine WW zwischen gleichberechtigten Teilchensorten. Beim "Fallen in den Potentialtopf" wird dieser selbst verändert, d.h. z.B. würde ein Proton, ein Elektron und ein Antineutrino zusammen "in einen Potentialtopf fallen", nur dass dieser nicht vorgegeben ist, sondern von der WW dieser drei Teilchen "erzeugt wird"; das entstehende Neutron ist nun nicht länger ein aus diesen drei Teilchen gebundener Zustand, sondern eben ein völlig neues Teilchen. Dennoch ist es sozusagen fester gebunden als die drei Einzelteilchen, hat also eine niedrigere Energie und "sitzt gewissermaßen im Potentialtopf".

Man betrachtet dabei z.B. die zwei Zustände



und



sowie deren Energien



und



Dabei findet man eben



wobei die Differenz der Bindungsenergie entspricht.


Wichtig: das Bild des Potentialtopfs ist streng genommen falsch, wird aber der Ansachaulichkeit halber gerne verwendet. Ich hoffe, das Prinzip gebundener Zustände wird einigermaßen klar

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Elektron3,14
Gast





Beitrag Elektron3,14 Verfasst am: 10. März 2012 19:37    Titel: Antworten mit Zitat

Warum ist das Bild mit dem Potentialtopf eigentlich falsch?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 11923

Beitrag TomS Verfasst am: 10. März 2012 21:13    Titel: Antworten mit Zitat

Ein Potentialtopf ist ein statisches, äußeres Feld, das selbst an keiner Dynamik teilnimmt; hier geht es aber um Wechselwirkungen zwischen Teilchen, wobei die beteiligten Quantenfelder eben nicht einfach durch einen Potentialktopf besxchrieben werden können.

Kennst du die Maxwellgleichungen der klassisschen Elektrodynamik?

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