Kernphysik: Sind Atomkerne kleiner als Eisen spaltbar?

Resetter · Anmeldungsdatum: 15.07.2005 Beiträge: 45

Falls das Thema selbst hier falsch ist, apell an die moderatoren, plz verschieben, hab nix g'scheites gefunden Augenzwinkern

Also, was mich beschäftigt ist der Energieaufwand und die Methode die man benutzen könnte, Atomkerne KLEINER als Eisen zu spalten. Müsste meines (mit der zeit wieder mal stetig abnehmenden) wissens mit bindungsenergie zwischen elektronen und Neutronen zusammenhängen, also dasselbe prinzip wie bei der nuklearen kernspaltung, nur eben mit energieaufwand ^^°

Das genaue Ziel ist eigentlich, mit kleineren gerätschaften wie solargeräten (parabolspiegel zum erhitzen und solarplanelen für elektrizität) aus silizium oder Kohlenstoff Wasserstoff zu erzeugen...

Genauer interessieren mich daran mögliche methoden, und der nötige energieaufwand (aus physikalischem sinne, mit enormen aufwandsenergien muss man rechnen....)

freu mich auf antwort

dachdecker2

Da gibts mehere Probleme:

- Kohlenstoff zu spalten ist wirklich schwer... (eben vom Energieaufwand her - es ist sicher nicht sinnvoll möglich die nötigen Energiedichten zu erzeugen ohne dabei gnadenlos unwirtschaftlich zu werden...) Wenn du Wasserstoff haben willst, solltest du ihn aus Wasser gewinnen - der dazu nötige Aufwand ist mit deiner Kohlenstoffvariante Vergleichen gleich 0 (ohne dass man groß runden muss Augenzwinkern

) und Wasser haben wir auch in riesigen Mengen verfügbar.

- Zum Anderen ist Wasserstoff als sehr schlechter Energiespeicher bekannt - Wasserstoff lässt sich nicht einfach dicht Packen. Etwa Methan ist deutlich einfacher zu handhaben, weil man damit die gleiche Energiedichte von Wasserstoff mit weniger Aufwand problemlos übertreffen kann.

Dir ist sicher bekannt, wie schwer es schon ist, die Energie aus Wasserstoff herauszubekommen - es ist ein aussichtsloses Unterfangen, das umkehren zu wollen Augenzwinkern

. (EDIT: hier meine hier Energie per Kernfusion aus dem Wasserstoff zu holen - in Umkehrung zur Kernspaltung, die da ungleich schwieriger zu realisieren sein dürfte.)

Deinen 2. Absatz habe ich gar nicht verstanden... Kohlenstoff wirst du mit Neutronen nicht spalten können.

Gast

natürlich wäre wasserstoff aus wasser zu gewinnen die einfachste variante, und dass es unwirtschaftlich wäre ist mir natürlich klar, es geht aber eigentlich nur um die erzeugung von Wasserstoff aus anderen Substanzen, vorzugsweise silizium...

Bindungsenergie zwischen elektronen und neutronen war nicht gemeint, sry ^^° protonen und neutronen natürlich... meines wissens müsste ein Atom (kleiner als eisen) durch hinzufügen einer gewissen energiemenge doch in 2 kleinere elemente zerfallen.... im eigentlichen dasselbe prinzip wie bei der kernspaltung von uran, nur eben mit erheblich höherem energieaufwand...

mein zeil wäre nun eben die nötige energiemenge festzustellen (und die zwischenstufen usw.) um aus silizium Wasserstoff zu erhalten, er würde auch nicht als wasserstoff gespeichert werden sondern diene nur zur weiterverarbeitung (mal angenommen)

dachdecker2

hmm, ich glaub, mein Post hier war nicht hilfreich... das muß geändert werden...

Du kannst ausrechnen, wieviel Energie man bei Kernreaktionen gewinnt/aufwenden muss. Du musst nur in die Isotopentafel (oder ins Periodensystem, wenn das was du suchst darin steht) schauen und die Massedifferenz zwischen Edukten und Produkten vergleichen. Der entstrechende Energieunterschied ist dann E = m c².

Wenn du die Energie für ein mol (die aus den mol-Massen aus den Tafeln berechnet hast, kannst durch die Avogadrokonstante n_A = 6,023 * 10^23 Teilchen/mol teilen und so herausbekommen, wieviel Energie bei einer Reaktion umgesetzt wird. Diese Energie musst du natürlich in den Kern bringen, bevor er sie wieder abgeben kann - das wird schwer bei kleinen Kernen sein. Wasserstoff durch Spaltung zu erzeugen wird wohl relativ aussichtslos sein. Außerdem brauchst du eine (mir unbekannte) Menge an Aktivierungsenergie, die nachher in den Produkten enthalten sind. Diese Energie könnte auch beträchtlich groß sein.

Vergleiche mal den Energieumsatz bei der Gelegenheit mit dem bei der Spaltung großer Kerne wie etwa Uran - da liegen Welten dazwischen.

Resetter · Anmeldungsdatum: 15.07.2005 Beiträge: 45

mmmm-hm, danke.... aktivierungsenergie.... naja, okay, wieder etwas, woran ich nicht gedacht hab...

wenn ich jetzt richtig gerechnet habe, müsste der massenunterschied zwischen 14 protonen und 14 neutronen (silizium) und dem ganzen kern 1,73553*10^-27 kg sein.... nach e=mc² energiemenge ausrechnen... Peinliche Frage, aber welche einheit hat energie bei e=mc² nommal? ^^°

Dann hätte ich die energie, die der Kern aufnehmen müsste, um in die einzelteile zerfallen zu können, odr? (aktivierungsenergie ausgenommen)

und wie find ich ne aktivierungsenergie raus?

edit: und wenn ich schon dabei bin mich as unwissenden zu outen (hey - ich fang ja auch erst im oktober mit studiern an) Augenzwinkern

die Frage: ist es eigentlich ega, wie man die energie dem kern zufügt (kinetisch (/wärme?) Licht ect...

dachdecker2

Es gibt ja den Tunneleffekt, der den Teilchen mit einer geringen*1 Wahrscheinlichkeit durch den Potentialwall hilft. (*1 In der Sonne führt nach meinen Informationen einer von 10^18 Stößen zu einer Fusion - durch den Tunneleffekt)

Die Einheiten:

Üblich im atomaren Bereich findet gewöhnlich Elektronenvolt Anwendung:

Die Aktivierungsenergie kannst du (meines Wissens nach) nicht überall ausrechnen - da hilft nur nachschlagen oder messen. Wobei du in diesem Konkreten Fall glück haben könntest - frag mal den Meromorpher, wenns einer weiß dann er smile

. Er wird dir bestimmt die Gleichung geben können, nach der die Starke Kernkraft anziehend zwischen den Kernbestandteilen wirkt, die Elektrostatische Abstoßung kannst du deinem Physikhefter und dem Tafelwerk entnehmen smile

. Aus diesen beiden Kurven kannst du dann ausrechnen, wie hoch der Potentialwall ist.

Hier wirst du auch viel interessantes finden:
http://www.didaktik.physik.uni-erlangen.de/grundl_d_tph/titelseite.html