Ladungs-Massen-Problem mittels „Q = N·e" & „E = m·c

Physicist · Anmeldungsdatum: 03.07.2018 Beiträge: 3

Problem der Berechnung von elektr. Ladungsmasse m( Q ) mittels „Q = N·e" & „E = m·c²“:

Vorgabe für die elektrische Leistung P ist Spannung U · Strom I:
P = U · I
Hier:
350,23 kW = 1,52 kA · 230 V

1. BERECHNUNG von elektr. Ladungsmasse mittels "Q = N·e":
Elektrische Ladung Q = Strom I · Zeit t:
Q = I · t
Hier:
Q = 1,52 kA · 1 s
Q = 1,52 kAs [Kilo-Amperesekunden]

Vorgabe für die Einheit C der Ladung Q ist die Proportionalität von Amperesekunden zu Coloumb:
1 As = 1 C
Hier:
Q = 1,52 kAs = 1,52 kC

Elektr. Ladung Q = Anzahl der Ladungen N · Elementarladung e [e = 1,602 · 10^-19 C]
Kurzform:
Q = N · e
Umgestellt zur Anzahl der Elektronen-Ladungen N:
N = Q / e
Hier:
N = 1,52 kC / 1,602·10^-19 C
N = 9,51·10^21 Elektronen-Ladungen

Elektronenmasse m:
m = 9,11·10^−31 kg

Es gilt als Vorgabe die Ladungsmasse m( Q ) ist gleich der Anzahl der Ladungen N multipliziert mit der Elektronenmasse m:
m( Q ) = N · m
Hier:
m( Q ) = 9,51·10^21 · 9,11·10^−31 kg

LÖSUNG 1:
m( Q ) = 8,66·10^-9 kg

2. BERECHNUNG von elektr. Ladungsmasse mittels „E = m·c²“:
P = 350.230 Ws
Umformung der elektrischen Leistung P in Joule J als die Einheit der Energie E:
E = 350.230 J

Die Ladungsmasse m( Q ) wird mittels Umstellung von „E = m·c²“ nach „m = E/c²“ berechnet:
m( Q ) = E / c²
m( Q ) = 350.230 J / 89 875 517 873 681 764 m²/s²

LÖSUNG 2:
m( Q ) = 3,89·10^-12 kg

↯ Warum ergeben sich die beiden verschiedenen Lösungen für die Masse der elektr. Ladung Q?

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 5918

Offenbar soll die Masse der Elektronen bestimmt werden, die sich bei einem Strom I pro Sekunde durch einen Leiterquerschnitt bewegt.

Die erste Variante ist richtig. Mit der Gleichung E=mc^2 würde die Masse berechnet werden, die nötig wäre, wenn die Materie direkt in Energie umgewandelt würde, also wenn z.B. die Elektronen mit Positronen annihilieren würden und die zur Masse äquivalente Energie in Form von Strahlung frei wird.

Das geschieht hier ja keineswegs. Die Elektronen bleiben erhalten, sie bewegen sich nur durch einen Potentialunterschied und können dadurch z.B. in einem Verbraucher Arbeit leisten.

Physicist · Anmeldungsdatum: 03.07.2018 Beiträge: 3

Ja richtig, es soll die Masse der Elektronen bestimmt werden, die sich bei einem Strom I pro Sekunde durch einen Leiterquerschnitt bewegen.

Ob die Elektronen annihiliert werden oder erhalten bleiben, sie haben (vor der Annihilation) eine Masse, und diese soll auch mittels Lösung 2 bestimmt werden.

Aber müsste die Masse bei der Annihilation der geladenen Elektronen der Lösung 2 nicht zumindest die gleiche, aber keinesfalls eine geringere sein, wie die Masse der geladenen Elektronen der Lösung 1?

Als Beispiel:
Würden die mit der Ladung Q geladenen Valenz-Elektronen der Leistung P (eines Stroms I, die pro Sekunde durch einen Leiterquerschnitt bewegt werden) in einem Kondensator gesammelt, dann müsste die berechnete Elektronen-Masse doch eigentlich mit beiden Berechnungswegen denselben Wert ergeben – unabhängig davon, ob die Elektronen anschließend bei Entladung des Kondensators als elektr. Energie in einem Verbraucher Arbeit leisten (Lösung 1), oder ob deren Materie dann durch (z. B. Positronen-) Annihilation direkt in Energie umgewandelt, und dadurch die zur Masse äquivalente Energie in Form von Strahlung frei würde (Lösung 2).

Physicist · Anmeldungsdatum: 03.07.2018 Beiträge: 3

Niemand intelligent genug für die Physik?