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Kernfusion Verständnisfrage
 
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TomTomFlash
Gast





Beitrag TomTomFlash Verfasst am: 04. Apr 2012 14:56    Titel: Kernfusion Verständnisfrage Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Hallo Leute,

ich bin grad dabei zu Versuchen mir zu erklären warum Kernfusion nur bei leichten Kernen funktioniert(bzw. Sinn macht) und nicht bei schwereren...

Meine Ideen:
Hier mein Ansatz:
Bei der Bildung eines Kernes wird die Bindungsenergie frei. Bei der Fusionierung von zwei Wasserstoffatomen entsteht Helium, welches eine höhere Bindungsenergie hat als das Wassserstoffatom. Diese Energie wird frei.
Wenn man jetzt zwei schwere Kerne fusioniert, z.B. Barium, dann hat das Produkt eine niedrigere Bindungsenergie als das Edukt. Damit denke ich mir dass die Energie dann nicht frei wird, sondern sich wieder zurück in Masse "verwandelt", daher keine Energie frei wird.
Stimmt mein Ansatz so? Oder habe ich einen Denkfehler und es ist vollkommen anders?

Danke und viele Grüße,

Tom
franz



Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583

Beitrag franz Verfasst am: 04. Apr 2012 15:10    Titel: Antworten mit Zitat

Interessant die Energie je Nukleon: http://de.wikipedia.org/wiki/Bindungsenergie
TomTomFlash
Gast





Beitrag TomTomFlash Verfasst am: 04. Apr 2012 15:45    Titel: Antworten mit Zitat

Okay, da hab ich mich vertan... Hat das dann mit der Coulombschen Abstoßungskraft zu tun?
franz



Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583

Beitrag franz Verfasst am: 04. Apr 2012 16:13    Titel: Antworten mit Zitat

Die elektrische Abstoßung ist eher dafür zuständig, daß Kerne eine Mindestenergie (oder Geschwindigkeit ~ Temperatur) brauchen für den Zusammenstoß. Im Bereich der Kerne dominieren dann die Bindungskräfte - geschwächt aber durch die Abstoßung, was "nach rechts" zu immer instabileren Kernen führt. s. Link.
TomTomFlash
Gast





Beitrag TomTomFlash Verfasst am: 04. Apr 2012 16:31    Titel: Antworten mit Zitat

Danke, mein Problem liegt aber darin, zu verstehen warum Fusion nur "links" möglich ist, und nicht rechts Hammer
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 17897

Beitrag TomS Verfasst am: 04. Apr 2012 17:09    Titel: Antworten mit Zitat

Am einfachsten ist es sich vorzustellen, dass man zu einem Kern sukzessive einzelne Protonen / Neutronen oder auch He-Kerne (Alpha-Teilchen) hinzufügt. Dabei stellt man fest, dass die gegenseitigen Anziehungskräfte immer schwächer werden (sowie wie wenn man einem Wasserstaoffatom sukzessive paarweise Protonen und Elektronen hinzufügt: die Bindungsenergie eines einzelnen Elektrons in einer Schale wird sukzessive schwächer, wenn man die Reihe Wasserstoff - Fluor - Chlor - ... durchläuft)

Im Gegensatz zur el.-mag. WW kann man das "Potential" der starken Kernkraft nicht mal als mathematisch geschlossenen Ausdruck hinschreiben - geschweige denn lösen.

Folgende Effekte sind dabei wichtig:

Beta-Zerfall: dieser Zerfall unterliegt zunächst ausschließlich der schwachen WW. Für freie Neutronen ist dieser Zerfall immer möglich, für im Kern gebundene Neutronen ist er unterdrückt, da das entstehende Proton sozusagen energetisch ungünstiger liegen würde. Diese Unterdrückung wird jedoch schwächer, je mehr Neutronen man dem Kern hinzufügt und je geringer die Bindungsenergie wird.

Alpha-Zerfall: dem Beta-Zerfall kann man entgehen, in dem man sozusagen auf der "Stabilitätslinie" mit einem energetisch günstigen Verhältnis von Protonen zu Neutronen bleibt. Dennoch steigt entlang dieser Linie hin zu schwereren Kernen die Tendenz zum Alpha-Zerfall sowie sogar zur spontanen Spaltung. Dies liegt daran, dass zwei kleinere Kerne (einer davon ein Alpha-Teilchen) aufgrund der "Oberflächenspannung" bzw. der "Schalenstruktur" fester gebunden sind als ein großer Kern.

Nun ist es so, dass die stärkere Tendenz zum Zerfall eines Kernes gleichzeitig etwas über dessen Entstehung durch Fussion aussagt. Andersherum ist es umso leichter, Kerne durch Fusion zu erzeugen, je stabiler der entstehende Kern ist.

Ich hoffe, das erklärt es ansatzweise.

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