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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Welchen Wirkungsgrad besitzt die Sonne?


nisus
16.05.17, 05:43
Wie hoch ist der Wirkungsgrad der sonne?

TomS
16.05.17, 07:07
Gegenfrage: wie definierst du den Wirkungsgrad, also was sind Nutzenergie sowie zugeführten Energie? Mechanische Arbeit wird ja nicht verrichtet?

Nicht von Bedeutung
16.05.17, 11:40
Mechanische Arbeit wird ja nicht verrichtet?Naja... zumindest leistet der innere Druck der Sonne jene Arbeit, die für die Kernfusionen darin sorgen.

nisus
16.05.17, 17:04
Auch die Erruptionen sind mechanische Arbeit.
Aber das meine ich nicht.

Es ist eher die Frage danach, wie viel der, in Fusionsprozessen, frei werdenden Energie, als elektromagnetische Energie abgestrahlt wird.

soon
16.05.17, 18:37
Es ist eher die Frage danach, wie viel der, in Fusionsprozessen, frei werdenden Energie, als elektromagnetische Energie abgestrahlt wird.
Pro Sekunde etwa 4 Millionen Tonnen. Den Artikel dazu habe ich so schnell nicht wiederfinden können. Google mal 'Masseverlust der Sonne'.

Ich
17.05.17, 14:12
Mir fallen drei Möglichkeiten ein, die Fusionsenergie loszuwerden: kinetische Energie des Sonnenwinds, EM-Strahlung und Neutrinos.
Ich vermute, dass der Sonnenwind vernachlässigbar ist. Dann wäre alles EM außer den Neutrinos.
Laut Wikipedia haben wir für jeden Heliumkern 26,196 MeV an verwertbarer Energie und 0,534 MeV an Neutrinos. Dann wäre der Wirkungsgrad ziemlich genau 98%.

nisus
17.05.17, 21:55
Super Antwort!
Da kann ich mir etwas zu vorstellen.

Ist die Vorstellung richtig, daß ein Fusionsreaktor dann einen Wirkungsgrad hat, der mit 98% vergleichbar ist, aber genau diese Energiemenge um x% höher liegt, als die zugeführte Energie?

nisus

TomS
17.05.17, 22:20
Nein, das ist etwas völlig anderes.

Was Ich berechnet ist im wesentlichen die Energiebilanz, also die freiwerdende Bindungsenergie pro Ruheenergie. Was Ich nicht betrachtet ist die zum initialen Heizen benötigte Energie, die im Falle der Sonne aus der Eigengravitation des dann zündenden Gases stammt; diese ist bei Sternen sozusagen "for free".

Im Falle eines Fusionsreaktors verhält es sich jedoch genau umgekehrt: die notwendige Ruheenergie, also die Masse des Wasserstoffs, ist praktisch irrelevant. Relevant ist die zum initialen Heizen benötigte Energie.

Nicht von Bedeutung
17.05.17, 22:48
diese ist bei Sternen sozusagen "for free".Dann müsste die Sonne ja einen Wirkungsgrad >1 haben... Ist aber nicht der Fall, deswegen passt das mit den 98% ja auch. Ob es bei jedem anderen Fusionsreaktor auch passt, wird man erfahren, wenn man erstmal einen Funktionierenden herstellen konnte. Die Frage, die sich aber zuvor stellt, ist, ob es sich überhaupt lohnt Gott weiß wieviel Energie in einen Fusionsreaktor zu stecken, um am Ende evtl. herauszufinden, dass seine Effizienz weit unter 98% liegt - sogar der geringste Wert unter 100% wäre in diesem Fall noch ineffizient.

TomS
18.05.17, 00:34
Dann müsste die Sonne ja einen Wirkungsgrad >1 haben.
Das kommt lediglich darauf an, wie du "hineingesteckte Energie" definierst.

Ich meinte, dass man bei der Sonne keinen Aufwand zur Zündung betreiben musst, während bei einem Fusionsreaktor ein enormer Aufwand notwendig ist. Wenn du die Sonne "jetzt" betrachtest, dann steckst du tatsächlich "nichts" hinein und bekommst "etwas" heraus.

Man vergleicht also Äpfel mit Birnen.

Die Frage, die sich aber zuvor stellt, ist, ob es sich überhaupt lohnt Gott weiß wieviel Energie in einen Fusionsreaktor zu stecken, um am Ende evtl. herauszufinden, dass seine Effizienz weit unter 98% liegt - sogar der geringste Wert unter 100% wäre in diesem Fall noch ineffizient.
Ja.

Im Falle des Fusionsreaktors ist die freiwerdende Energie auch nicht gleich der direkt verwertbaren Energie; die Neutronen werden zunächst abgebremst; die thermische Energie wird konventionell genutzt und weiter in elektrische Energie umgewandelt. Im Falle der Sonne wird dagegen der elektromagnetische Anteil problemlos über Solarzellen direkt in elektrische Energie umgesetzt.

Ich wollte eigtl. darauf hinaus, dass "Wirkungsgrad" bzw. "Effizienz" für beide Fälle "Sonne" und "Fusionsreaktor" hier noch nicht mal vergleichbar definiert wurden.

nisus
18.05.17, 01:27
Das die Sonne keinen Wirkungsgrad über "1" besitzen kann, hat mich zu dieser Frage geführt.

Es ist Fusion, wodurch die Ausschüttung von Energie hervorgerufen wird. Die Initialisierung unterscheidet sich verständlich zwischen Sonne und Reaktor.

Ein Himmelskörper mit gleichem Massenbetrag der Sonne, würde ohne genügende Anteile von Wasserstoff keine Fusion zeigen - denke ich mir logisch...er wäre eben nur schwer.

Um den Grundzustand für das Potential zu einem Fusionsprozess zu legen, sind entsprechend hohe Drücke und Temperaturen erforderlich. Zum bereitstellen dieser Faktoren ist eben eine Mindestenergie erforderlich.
Der Wasserstoff dient dann lediglich als "Brennstoff" und liefert durch das Fusionieren nutzbare Energie.

Wenn ich das richtig verstehe, wird der Wirkungsgrad der Fusion identisch dem der Sonne sein, obgleich die Nutzbarmachung durch Umwandlung, die Effizienz herab setzen wird. Hinzu kommt noch der abzuziehende Betrag der Initialisierungsenergie.
Dadurch wird der Wirkungsgrad eines Reaktors als System betrachtet, nicht aber der Wirkungsgrad alleine der Fusion.

Würde ein Reaktor dann "nur leuchten" ohne zugeführten Wasserstoff? (entsprechend der eingebrachten Energiemenge)
Wenn also an einem künstlich erzeugtem Punkt die notwendigen Parameter für eine Fusion herrschen, aber kein Wasserstoff vorhanden ist?

nisus

Nicht von Bedeutung
18.05.17, 01:56
Also ich definiere E_in nicht explizit durch die Tat einer Aufwendung, sondern auch dadurch, was was "automatisch" aufgewendet wurde - ganz einfach deswegen, damit am Ende die Energiebilanz stimmt. Auf die Art genügt die Definition E_in=E_out, was im Falle einer Sonne E_in=E_out+Neutrinos+Sonnenwind+Restmasse bedeutet.
Wegen der Restmasse - also jene Masse, die übrig bleibt, wenn der Stern erlischt - stellt sich mir nur noch die Frage, ob 98% Wirkungsgrad nicht doch ein wenig arg hochgegriffen war.

TomS
18.05.17, 07:09
Das die Sonne keinen Wirkungsgrad über "1" besitzen kann, hat mich zu dieser Frage geführt.
Bevor wir fortfahren: wie definierst du den Wirkungsgrad der Sonne sowie eines Fusionsreaktors?

Die Initialisierung unterscheidet sich verständlich zwischen Sonne und Reaktor.
Ja, der Prozess schon. Aber wenn du den Wirkungsgrad vergleichen willst, muss du eine gemeinsame Definition haben

Zum bereitstellen dieser Faktoren ist eben eine Mindestenergie erforderlich.
Ja, aber diese zugeführte Energie musst du mal in deine Bilanzen aufnehmen.

Wenn ich das richtig verstehe, wird der Wirkungsgrad der Fusion identisch dem der Sonne sein, obgleich die Nutzbarmachung durch Umwandlung, die Effizienz herab setzen wird. Hinzu kommt noch der abzuziehende Betrag der Initialisierungsenergie.
Dadurch wird der Wirkungsgrad eines Reaktors als System betrachtet, nicht aber der Wirkungsgrad alleine der Fusion.
Und wie definierst du das jetzt?

TomS
18.05.17, 07:10
Also ich definiere E_in nicht explizit durch die Tat einer Aufwendung, sondern auch dadurch, was was "automatisch" aufgewendet wurde - ganz einfach deswegen, damit am Ende die Energiebilanz stimmt. Auf die Art genügt die Definition E_in=E_out, was im Falle einer Sonne E_in=E_out+Neutrinos+Sonnenwind+Restmasse bedeutet.

Und wie lauten für deine Systeme "Sonne" und "Fusionsreaktors" deine Energiebilanzen?

Nicht von Bedeutung
18.05.17, 07:22
E_in=E_out+E_loss

Was immer auch E_loss für den Fusionsreaktor sein wird - Restmasse wird wohl dabei sein. Für die Sonne habe ich sie ja schon detailierter ausgeführt.

TomS
18.05.17, 10:00
E_in=E_out+E_loss
Klar

Was immer auch E_loss für den Fusionsreaktor sein wird - Restmasse wird wohl dabei sein.
Wenn du nicht konkreter wirst, ist eine weitere Diskussion fruchtlos


Für die Sonne habe ich sie ja schon detailierter ausgeführt.
Wo?

Willst du bei der Sonne die Zündung und damit die Energie aus dem Gravitationspotential mitbetrachten? Oder willst du von einem kontinuierlichen Betrieb ausgehen und die initiale Zündung nicht betrachten?

Im Falle der Sonne ist nach der Zündung der Einschluss des Plasmas ohne weitere Energiezufuhr gewährleistet. Im Falle des Fusionsreaktors musst du kontinuierlich Energie aufwenden, sowohl für den Einschluss des Plasmas als auch für die Heizung.

Im Falle der Sonne verbleibt die "Asche" der Verbrennung = Helium und damit deren Energie in der Sonne, während der Fusionsreaktor diesbzgl. ein offense System darstellt, bei dem ständig neuer Brennstoff zu- und "Asche " = Helium abgeführt wird.

Was genau willst du nun vergleichen?

Nicht von Bedeutung
18.05.17, 14:22
Wenn du nicht konkreter wirst, ist eine weitere Diskussion fruchtlosDas fürchte ich auch. Möglicherweise bin ich mit dem Bau meines Fusionsreaktors noch nicht soweit wie du. Wer sagt dir, was man bei (m)einem Fusionsreaktor tun muss? Ich weiß jedenfalls nicht, wie E_in in diesem Falle genau auszusehen hat, möglicherweise nicht viel anders, als bei der Sonne - Helium gehört jedenfalls in beiden Fällen zur Restmasse. Was genau willst du denn nun unfruchtbarerweise auseinanderder definiert haben? Zeige mir deinen fertigen Fusionsgenerator, danke.

nisus
18.05.17, 15:34
laut wiki :

Fusion von Deuterium + Tritium
-> (2)H + (3)H ---> (4)He + 3,5 MeV und n + 14,1 MeV

gerundete Werte :

(4)He > 4,003 u
(2)H > (1 Atom) 2,014 u
(3)H > (1 Atom) 3,016 u
n > 1,0087 u

1 eV > 1,6022 exp -19 J
1 u > 1,66054 exp -27 kg
c > 3 exp 8 m/s

ergibt :

m (ein) > m((2)H) + m((3)H) = 8,35 exp -27 kg

m (out) > m (n) + m ((4)He) + m(E1) + m (E2) = 8,35 exp -27 kg

E > 7,52 exp -10 J

Nach dieser Aufstellung verbleibt die Energie als kinetische Energie in den Endprodukten der Fusion.
Wie hoch ist der rein elektromagnetische Anteil im Spektrum?

nisus

Nicht von Bedeutung
18.05.17, 16:17
Wenn das jetzt mal nicht schon wieder einige Details zu viel sind... dafür kann man von "Fachpersonal" in der Luft zerpflückt werden. ;)

Es geht ja im Prinzip nur darum, dass man erkennt, woher die Zündenergie kommt, die es lt. TomS bei der Sonne "for free" geben soll, bei einem Fusionsgenerator jedoch ständig investiert werden muss. Das ist jedoch faktisch falsch, denn man muss davon ausgehen, dass alles, was der Sonne an Energie entnommen werden kann, vom Universum irgendwann mal dort hinein investiert wurde. Leider weiß noch keiner, wie das Universum dieses Kunststück vollbracht hat, denn wüsste man es, hätte man solche Fusionsgeneratoren längst nachgebaut.
Das ist auch der Grund, warum ich mich auf die von TomS verlangte detailietere Energiebilanz nicht einlasse, denn sie hilft ihm nur sehr wenig dabei, seinen "for free"-Irrtum eingestehen zu können.

TomS
18.05.17, 20:07
, die es lt. TomS bei der Sonne "for free" geben soll, bei einem Fusionsgenerator jedoch ständig investiert werden muss. Das ist jedoch faktisch falsch, ...
Wenn du dir die Mühe machst, meine Ausführungen zu lesen, dann wirst du erkennen, dass hier lediglich ein Missverständnis, jedoch kein Fehler vorliegt.

Was Ich nicht betrachtet ist die zum initialen Heizen benötigte Energie, die im Falle der Sonne aus der Eigengravitation des dann zündenden Gases stammt; diese ist bei Sternen sozusagen "for free".

Ich meinte, dass man bei der Sonne keinen Aufwand zur Zündung betreiben muss, während bei einem Fusionsreaktor ein enormer Aufwand notwendig ist. Wenn du die Sonne "jetzt" betrachtest, dann steckst du tatsächlich "nichts" hinein und bekommst "etwas" heraus.

Willst du bei der Sonne die Zündung und damit die Energie aus dem Gravitationspotential mitbetrachten? Oder willst du von einem kontinuierlichen Betrieb ausgehen und die initiale Zündung nicht betrachten?

Im Falle der Sonne ist nach der Zündung der Einschluss des Plasmas ohne weitere Energiezufuhr gewährleistet. Im Falle des Fusionsreaktors musst du kontinuierlich Energie aufwenden, sowohl für den Einschluss des Plasmas als auch für die Heizung.

Die zur Zündung der Sonne notwendige Energie stammt aus der potentiellen Energie der vorher existierenden Gaswolke im eigenen Gravitationspotential. Die Frage ist nur, ob du diese in deine Energiebilanz aufnehmen willst oder nicht.

Wenn du Sonne und Fusionsreaktor im kontinuierlichen Betrieb, also beide nach der initialen Zündung betrachten willst, dann ist die initial notwendige Energie nicht mehr Gegenstand deiner Energiebilanz, jedoch nach wie vor notwendig. Wenn du also rein praktisch die Sonne „heute“ und einen Fusionsrealtor „heute“ vergleichst, dann hat letzterer den Nachteil, dass du fortwährend Energie für Heizung (und Einschluss) zuführen musst, während dies beide der Sonne offensichtlich und trivialerweise nicht notwendig ist. Die Sonne ist also aufgrund der Gravitation heute rein praktisch der effizientere Mechanismus.

Theoretisch musst du natürlich die initiale Zündung mitbetrachten.

Leider weiß noch keiner, wie das Universum dieses Kunststück vollbracht hat, denn wüsste man es, hätte man solche Fusionsgeneratoren längst nachgebaut.
Das wissen wir sehr wohl: die zur Zündung notwendige Energie stammt aus Kollaps der Gaswolke unter der eigenen Gravitation. Dass wir das wissen bedeutet jedoch nicht, dass wir es auch praktisch nachbauen könnten.

Das ist auch der Grund, warum ich mich auf die von TomS verlangte detaillierte Energiebilanz nicht einlasse, denn sie hilft ihm nur sehr wenig dabei, seinen "for free"-Irrtum eingestehen zu können.
Wie oben erklärt liegt kein Irrtum vor.

Ich habe schlichtweg den Eindruck, dass du nicht weißt, was du eigentlich vergleichen möchtest.

Wenn das jetzt mal nicht schon wieder einige Details zu viel sind... dafür kann man von "Fachpersonal" in der Luft zerpflückt werden.
Das kannst du dir sparen!


Da es sich aber um den Thread von nisus handelt, soll er doch erklären, was er vergleichen möchte. Immerhin hat er sich die Mühe gemacht, die Energiebilanzen aufzustellen.

Zu den Fusionsreaktionen:

Bei der Fusion von Wasserstoff zu Helium steckt die freiwerdende Energie (aus der Bindungsenergie) vollständig in der kinetischen Energie der resultierenden Fusionsprodukte; je nach beteiligten Isotopen kann auch ein Photon dabei sein. Die letztlich resultierende elektromagnetische Strahlung aus der Sonne stammt jedoch nicht direkt aus dieser Fusionsreaktion sondern aus Bremsstrahlung, Positron-Elektron-Annihilation usf. Eine Unterteilung würde ich zunächst mal nicht vornehmen (erst wenn du überlegst, welche Energieform du praktisch nutzen kannst und welche nicht; bei der Sonne kannst du nur die elektromagnetische Energie mittels Solarzellen nutzen, nicht jedoch die Energie im Sonnenwind – und schon gar nicht die Energie in Neutrinos)

https://de.wikipedia.org/wiki/Kernfusion#/media/File:FusionintheSun.svg

Im Falle der Sonne hast du völlig andere Verhältnisse bzgl. Druck und Temperatur als in einem Fusionsreaktor. Grob gesprochen ist die Sonne kühler jedoch dichter als das Plasma im Fusionsrealtor. Deswegen laufen auch andere Fusionsprozesse ab. Das spielt jedoch für die Betrachtung der Energiebilanz zunächst keine entscheidende Rolle.

Wichtig wäre zunächst, festzulegen, ob du die einzelnen kernphysikalischen Prozesse vergleichen möchtest oder Sonne und Fusionsreaktor als Ganzes; falls letzteres, wo ziehst du die Systemgrenze? (praktischerweise bei der Sonne irgendwo jenseits der Oberfläche, im Falle des Fusionsreaktors irgendwo zwischen Plasma und Wandung). Dann ist zu klären, ob dich die theoretisch zu betrachtende Energie zur initialen Zündung interessiert, oder ob du das Brennen der Sonne „jetzt und für lange Zeit“ als gegeben hinnimmst.

Zu Beginn hast du geschrieben, dich interessiert der Wirkungsgrad. Später hast du geschrieben, dich interessiert der Anteil der in den Fusionsprozessen freiwerdenden elektromagnetischen Energie; das ist jedoch kein „Wirkungsgrad“. Zu Beginn hast du nach der Sonne (als Ganzem) gefragt. Aber für die Sonne als Ganzem stammt die elektromagnetische Energie eben nicht ausschließlich aus der Fusion, sondern aus Sekundärprozessen, die andere kinetische Energie in elektromagnetische Energie umwandeln.

Deshalb die Bitte um Präzisierung.

Nicht von Bedeutung
18.05.17, 20:56
Wenn du dir die Mühe machst, meine Ausführungen zu lesen, dann wirst du erkennen, dass hier lediglich ein Missverständnis, jedoch kein Fehler vorliegt.
...
Wie oben erklärt liegt kein Irrtum vor.

Ich habe schlichtweg den Eindruck, dass du nicht weißt, was du eigentlich vergleichen möchtest.Und ich habe den Eindruck, dass du das Missverständnis, von dem du hier sprichst, selbst gar nicht erkennst. Nicht ich will etwas vergleichen, sondern du - ok, du willst etwas diffenenzieren, aber das führt zur selben Situation. Dabei gehst du davon aus, dass sich die Energiebilanz der Sonne von jener anderer Fusionsreaktoren unterscheiden würde und das man bei der Sonne gar etwas weglassen könnte, was definitiv falsch ist. Egal mit welchen Kapriolen man etwas differenzieren oder vergleichen möchte, E_zu=E_ab trifft immer zu und dabei ist es auch vollkommen egal, wo E_zu herkommt oder E_ab hingeht.

Selbst wenn Ich mit 98% Wirkungsgrad noch recht hoch angesiedelt ist, weil er höchstwahrscheinlich die Restmasse der Sonne wenn sie erloschen ist, weggelassen hat, so hat er immerhin einen Wirkungsgrad <=100% ermittelt. Seine Bilanz passte also von Anfang an.

nisus
18.05.17, 21:24
ok...
das die elektromagnetische Strahlung erst in Sekundärprozessen entsteht, war mir so nicht klar und weist auf mein Missverständnis hin.
Diese resultierende Energie ist es , die ich meine...denn die kann ich zu gewissem Anteil sehen.
Das erschwert natürlich den Vergleich von Reaktionen der Fusion in der Sonne zu denen in Reaktoren, wenn es einen Unterschied der Prozesse gibt.

Die Bremsstrahlung wird dann in Wechselwirkung mit anderen Teilchen frei. Bei der Sonne weiß ich nicht mit welchen...beim Reaktor denke ich, es sind Stöße zwischen den Atomen der Reaktorwandung und zwischen den Ionen des Plasmas.

Damit würde ich die Systemgrenze zur Beschreibung eines Wirkungsgrades da ansetzen, wo die Umwandlung der kinetischen Energie in elektromagnetische statt findet. Dabei fehlt mir aber garantiert Hintergrundwissen, weil schon angedeutet wurde, daß es da wiederum Zwischenstufen gibt.

Die Initialisierungsenergie würde ich in beiden Fällen als gegeben betrachten, weil der Ursprung jeweils zu verschieden ist und letztlich nicht den Wirkungsgrad der allein betrachteten Fusion beeinflusst, wenn hier nur die Aussendung elektromagnetischer Strahlung aus Stoßprozessen betrachtet wird.

Daraus ergibt sich die Präzisierung der Frage dahingehend, wie hoch der Wirkungsgrad der Umwandlung von kinetischer Energie in elektromgnetische Energie ist, wenn als Grundlage die Fusion von Wasserstoff zu Helium betrachtet wird, so wie sie in der Sonne statt findet und in Reaktoren angestrebt wird.

Die Initialisierung und/ oder Aufrechterhaltungsenergie soll nicht betrachtet werden.

"Der Masseverlust umgerechnet in tatsächliche elektromagnetische Strahlungsenergie und Reste" - in Prozent...so etwa stelle ich mir das vor.

nisus

TomS
18.05.17, 21:43
Und ich habe den Eindruck ...
Nochmal - lies bitte, was ich schreibe!

Ich habe mehrfach geschrieben, dass man natürlich theoretisch die zur initialen Zündung benötigte Energie mit betrachten muss. Dann erhält man eine vollständig Energiebilanz.

Das ist jedoch für praktische Überlegungen heute bei als konstant "brennender" Sonne irrelevant. Außerdem ist es irrelevant für den praktischen Begriff des Wirkungsgrades, in den die zum praktischen Betrieb zugeführte und die praktisch abgeführte und verwertbare Energie eingehen. Da wirst du die initiale Zündung nicht betrachten. Dass du dabei nicht die vollständige Energiebilanz berücksichtigst ist egal (im Falle des Verbrennungsmotors ist es dir auch egal, wie die Energie ins Benzin hineingelangt ist).

Ich unterscheide also zwischen der insgs. vorliegenden Energiebilanz - die sicher die Energieerhaltung erfüllt, nach der aber nicht gefragt war - und zwischen dem Wirkungsgrad - den hier noch keiner definiert hat. Die Energiebilanz ist insofern wichtig, als man alle beteiligten Energieformen aufnimmt und anschließend die für den Wirkungsgrad relevanten identifiziert.

Ich's Aussage zum Wirkungsgrad wurde leider auf den Reaktor übertragen und falsch interpretiert. DAS Missverständnis sollten wir aufklären, das würde helfen.

Nicht von Bedeutung
18.05.17, 21:58
Ich lese, was du schreibst. "Wenn man, wenn man, wenn man..."
Nein, eben nicht wenn man! E_zu=E_ab egal ob wenn man oder nicht.
Man hat eine Energie (E_in) zur Verfügung, egal woher sie kam, kommt oder evtl. noch kommen wird. Von dieser Energie zieht man Verluste (E_loss) ab und erhält dann die nutzbare Energie (E_out) und den Wirkungsgrad in Prozent anschließend über E_out/E_in*100%. Was du da nun an verschiedenen Szenarien, warum auch immer, noch anschaulicher machen willst, ist vollkommen unerheblich.

Dass nisus, wie zuvor auch angenommen, den Wirkungsgrad der eigentlichen Strahlungsenergie wissen wollte, hat er in seinem letzten Beitrag nochmal bestätigt.

Gibt es sonst noch etwas, was dMn verkompliziert werden müsste?

TomS
18.05.17, 22:24
Schreibe bitte deine vollständige Energiebilanz und deine Definition des Wirkungsgrades für die Sonne hin; das würde helfen.

Nicht von Bedeutung
18.05.17, 22:41
Schreibe bitte deine vollständige Energiebilanz und deine Definition des Wirkungsgrades für die Sonne hin; das würde helfen.Ok...
Was bitte ist eine Energiebilanz?

Es ist durchaus nicht so, dass ich das nicht wüsste, aber vllt. irre ich mich ja auch. Anders kann ich mir dein unbeholfenes Nachhaken ehrlich nicht erklären.
Also ganz konkret, was genau willst du? Was hast du an meinen eigentlich sehr simplen Ausführungen nicht verstanden?
Wenn du bis jetzt noch keine Energiebilanz von mir erkennen konntest, dann tust du mir nur noch leid.

Marco Polo
18.05.17, 22:46
Ok...
Was bitte ist eine Energiebilanz?

Es ist durchaus nicht so, dass ich das nicht wüsste, aber vllt. irre ich mich ja auch. Anders kann ich mir dein unbeholfenes Nachhaken ehrlich nicht erklären.
Also ganz konkret, was genau willst du? Was hast du an meinen eigentlich sehr simplen Ausführungen nicht verstanden?
Wenn du bis jetzt noch keine Energiebilanz von mir erkennen konntest, dann tust du mir nur noch leid.

Also entweder, du bist schwer von Begriff, oder es steckt böser Wille dahinter.

Nicht von Bedeutung
18.05.17, 22:49
Also entweder, du bist schwer von Begriff, oder es steckt böser Wille dahinter.Natürlich, ich wieder...
Lösch' mein Konto, bevor ich ich mich hier totlache! Danke.

TomS
18.05.17, 23:41
Das erschwert natürlich den Vergleich von Reaktionen der Fusion in der Sonne zu denen in Reaktoren, wenn es einen Unterschied der Prozesse gibt.
Es gibt zwei wesentliche Unterschiede:
1) in der Sonne findet aufgrund anderer Bedingungen (wesentlich höherer Druck, geringere Temperatur) primäre = Fusionsprozesse statt, die es in Reaktoren nicht (nicht nennenswert) gibt.
2) in der Sonne finden außerdem sekundäre = Umwandlungsprozesse von kinetischer Energie der Reaktionsprodukte in elektromagnetische Strahlung statt, die es in Reaktoren nicht (nicht nennenswert) gibt.

...beim Reaktor denke ich, es sind Stöße zwischen den Atomen der Reaktorwandung und zwischen den Ionen des Plasmas.
Daraus resultiert m.W.n. u.a. gamma-Strahlung. Aber im wesentlichen versucht man, Neutronen vollständig zu absorbieren und über thermische oder weitere Fusionsprozesse deren kinetische Energie in nutzbare Form umzuwandeln.

Willst du das diskutieren? Oder nur den reinen Fusionsprozess.

Damit würde ich die Systemgrenze zur Beschreibung eines Wirkungsgrades da ansetzen, wo die Umwandlung der kinetischen Energie in elektromagnetische statt findet.
Hm.

Im Falle des Reaktors spielt elektromagnetische Energie kaum eine Rolle, im Falle der Sonne nicht direkt aus dem dich interessierenden Fusionsprozess, sondern nur indirekt über sekundäre Prozesse.

Die Initialisierungsenergie würde ich in beiden Fällen als gegeben betrachten, weil der Ursprung jeweils zu verschieden ist und letztlich nicht den Wirkungsgrad der allein betrachteten Fusion beeinflusst, wenn hier nur die Aussendung elektromagnetischer Strahlung aus Stoßprozessen betrachtet wird.

Die Initialisierung und/ oder Aufrechterhaltungsenergie soll nicht betrachtet werden.
OK.

Ich würde dann jedoch nicht von "Wirkungsgrad" sprechen, denn dafür benötigst du die dominierende eingesetzte Energie, d.h. im Falle des Reaktors Einschluss plus Heizung sowie die dominierende effektiv nutzbare Energieform, d.h.im Falle des Reaktors gerade nicht die elektromagnetische Energie)

Daraus ergibt sich die Präzisierung der Frage dahingehend, wie hoch der Wirkungsgrad der Umwandlung von kinetischer Energie in elektromagnetische Energie ist, wenn als Grundlage die Fusion von Wasserstoff zu Helium betrachtet wird, so wie sie in der Sonne statt findet und in Reaktoren angestrebt wird.

"Der Masseverlust umgerechnet in tatsächliche elektromagnetische Strahlungsenergie und Reste" - in Prozent...so etwa stelle ich mir das vor.
Also

vorhandene Energie = kinetische (thermische) Energie + Ruheenergie der dann fusionierenden Kerne
resultierende Energie = kinetische (thermische) Energie + Ruheenergie der resultierenden Kerne + Gesamtenergie der Neutronen + Gesamtenergie der Neutrinos + Gesamtenergie der Photonen

Und dafür nun für jeden einzelne Term zunächst den entsprechenden Wert.

Richtig?

nisus
18.05.17, 23:55
wieder wiki :

Masse der Sonne
m = 1,9884 exp 30 kg

Alter der Sonne
t = 4,57 exp 9 a

Fusion noch mindestens
t = 4,5 exp 9 a

nach Einstein entspricht das Energieäquivalent der jetzigen Sonne

E = m * c`2
= 1,78956 exp 47 J

pro Jahr verliert die Sonne
m = 1,3 exp 17 kg

in Form abgestrahlter Energie aus Fusionsprozessen.

Ausgegangen davon, daß dieser Wert unverändert bleibt über den gesamten Zeitraum der Lebensdauer der Sonne, war die Anfangsmasse

m(akt) + ( m(dif/a) × Alter in a)
m(start) ~ m(akt)

damit nehme ich die Endmasse kongruend zur aktuellen Masse
also

m(start) ~ m(akt) ~ m(ende)

Das Energieäquivalent beschreibt also angenähert den mindest notwendigen Bedarf an "Herstellungsenergie" der Sonne
und lässt die Initialisierungsenergie zu

E(ein) > 1,78956 exp 47 J

in die Rechnung eingehen.

Über den gesamten Zeitraum der abgelaufenen und zu erwartenden Fusion von

t = 9,07 a

mit der jährlichen Umsetzung von

m = 1,3 exp 17 kg

ergibt sich ein Masseverlust von

t * m = 1,1791 exp 18 kg

was

t * m * c`2 = 1,06119 exp 35 J

entspricht.

...

das wären gerade mal ein Wirkungsgrad von

5,93 exp - 11 % ....

bezogen auf die Ausgangsmasse und damit wäre der Wirkungsgrad beschissener als die Lichtausbeute von einem Stück Holz an einer 1,5 Volt Batterie...- und nicht Gegenstand der Diskussion!

nisus

soon
19.05.17, 07:52
das wären gerade mal ein Wirkungsgrad von 5,93 exp - 11 % ....

Lichtausbeute


Da stimmt aber einiges nicht in der Rechnung bzw. Betrachtungsweise.

Die 'Lichtausbeute' liegt bei nahezu 100%. Und ich finde es im Gegenteil absolut faszinierend wie wenig Masse wie viel elektromagnetische Strahlung ist.

Die Definition von Wirkungsgrad, bezogen auf eine technische Anlage, wie im Wikipedia-Artikel zu 'Wirkungsgrad', greift bezüglich der Sonne sowieso nicht.

TomS
19.05.17, 08:14
Bingo!

Deswegen hatte ich zunächst darum gebeten, den Wirkungsgrad zu definieren. Und bzgl. der letzten Idee war meine Anmerkung, dass man dies am besten gar nicht Wirkungsgrad nennt.

Zunächst mal verrichtet die Sonne keine mechanische Arbeit. Zum zweiten handelt es sich um ein offenes System. Definitionen, die diese Voraussetzungen enthalten, sind also zunächst mal problematisch und können nicht blind angewandt werden.

Am einfachsten vergleicht man die Fusion mit einer gewöhnlichen Verbrennung: man setzt Brennstoff ein und erhält freiwerdende Energie plus "Asche". Die eingesetzte Energie entspricht der Gesamtenergie einschließlich Ruheenergie der Sonne. Die freiwerdende Energie kann man nochmals unterteilen in nutzbare und nicht nutzbare Energie. Die Betrachtung bezieht sich auf die Sonne bzw. das Plasma im Reaktor als Ganzes; bei letzterem muss außerdem noch Einschluss und Heizung berücksichtigt werden.

Vergleicht man lediglich die elementaren Fusionsprozesse, so sollte man nicht von Wirkungsgrad sprechen.

Ich
19.05.17, 09:27
Es ist eher die Frage danach, wie viel der, in Fusionsprozessen, frei werdenden Energie, als elektromagnetische Energie abgestrahlt wird.Wenn das die Frage war, dann ist es einigermaßen eindeutig, wenn man noch unterstellt, dass der kontinuierliche "Betrieb" gemeint ist. Dann ist sowieso schon alles ionisiert, der Sonnenwind trägt also nur kinetische Energie davon. Seine eigene Ruhemasse zählt nicht zur Energiebilanz, weil sie nicht in Fusionsprozessen erzeugt wurde. Da der Sonnenwind nur ~1 Mio Tonnen pro Sekunde Massenstrom mit einer Geschwindigkeit von ~350 km/s hat, ist er gegenüber den 4 Mio Tonnen Strahlungsenergie pro Sekunde tatsächlich vollkommen vernachlässigbar. Was bedeutet, dass der Wirkungsgrad der Umwandlung von kinetischer Energie in Strahlungsenergie sehr nahe bei 1 liegt.
Damit ist alles, was die Sonne verlässt, entweder EM-Strahlung oder Neutrinos. Und wenn man den Anteil der EM Strahlung als Wirkungsgrad bezeichnet, dann landet man bei den 98 %.

Bei einem Fusionsreaktor gibt es natürlich sehr viele andere Möglichkeiten, Fusionsenergie abzuleiten. Insbesondere liegt die tatsächliche Nutzenergie nicht als EM-Strahlung vor, sondern als elektrische Energie, die im Kraftwerk erzeugt wurde. Deren Anteil würde man normalerweise als Wirkungsgrad bezeichnen, und das ist natürlich nicht vergleichbar mit dem Fall der Sonne.

nisus
19.05.17, 23:47
Verstehe ich das vereinfacht so richtig, wenn ich davon spreche, daß die von der Sonne ausgestrahlte Energie zu 98 % im elektromagnetischen Spektrum verteilt ist?

(also im Massenäquivalent etwa 4 Tonnen je Sekunde?)

Jetzt stelle ich mir die Antwort auf die ursprüngliche Frage in der Weise vor, daß nicht der Wirkungsgrad erfasst wird, sondern das Verteilungsverhältnis der Energie.

Meine Vorstellung zum Fusionsreaktor ging dahin, daß ich mir vorgestellt habe, es gäbe bei jeder Fusion einen "Blitz".
Das scheint dann aber nicht so zu sein...

Wenn die Sonne keine mechanische Arbeit verrichtet und deshalb eher nicht von Wirkungsgrad dieser gesprochen werden kann,
warum kann dann bei einer Glühlampe von Wirkungsgrad gesprochen werden, wenn bei dieser ebenso wenig mechanische Arbeit verrichtet wird?
Zumal die angegebene Aufteilung von 5 % Licht und 95 % Wärme auch nicht richtig sein kann, weil "vor" der Lampe die Elektronen genau so schnell durch den elektrischen Leiter fließen, wie "hinter" der Lampe.
Weiter wäre dann auch "Licht" so wie "Wärme" Energie im elektromagnetischem Spektrum und damit wäre ja im Sinne der Energievehälnisse zum ausgesendeten Äquivalent 100 % der zugeführten Energie umgewandelt...und das halte ich für unmöglich.Wie gesagt, weil die Elektronen immer noch im Leiter fließen...

nisus

TomS
20.05.17, 08:45
Jetzt stelle ich mir die Antwort auf die ursprüngliche Frage in der Weise vor, daß nicht der Wirkungsgrad erfasst wird, sondern das Verteilungsverhältnis der Energie.
Das Problem ist, dass du ständig zwischen verschiedenen Fragestellungen hin und herwechselst.

Meine Vorstellung zum Fusionsreaktor ging dahin, daß ich mir vorgestellt habe, es gäbe bei jeder Fusion einen "Blitz".
Das ist nicht so. Ein Fusionsreaktors nach Tokamak- oder Stelleratorprinzip soll möglichst kontinuierlich Fusionsenergie freisetzen. Bei den dabei relevanten Kernreaktionen wird die Energie im Wesentlichen als Neutronenstrahlung frei; es gibt keinen Blitz, m.W.n. auch praktisch kein Leuchten aus Sekundärprozessen.

Wenn die Sonne keine mechanische Arbeit verrichtet und deshalb eher nicht von Wirkungsgrad dieser gesprochen werden kann, warum kann dann bei einer Glühlampe von Wirkungsgrad gesprochen werden, wenn bei dieser ebenso wenig mechanische Arbeit verrichtet wird?
Man kann das schon tun, aber man muss den Wirkungsgrad geeignet definieren, mittels der eingesetzten Energie sowie der resultierenden nutzbaren Energie.

Und du musst dich festlegen, was du betrachten und was du vergleichen willst. Du springst zwischen der elementaren Fusionsreaktion mit praktisch Null freiwerdender el.-mag. Strahlung sowie der gesamten Sonne hin und her. Was interessiert dich nun wirklich? Was ist die eingesetzte und was die nutzbare Energie? Was willst du vergleichen?

Wenn du die zur initialen Zündung sowie insbs. die zum Einschluss notwendige Energie weglässt, dann kannst du für den Reaktor keinen Wirkungsgrad berechnen, dann bist du wieder bei der elementaren Fusionsreaktion.

Willst du die Ruhemasse als intesetzte Energie betrachten? Dann hast du das selbst schon zu berechnen versucht, der "Wirkungsgrad" ist winzig. Und im Sinne eines technischen Wirkungsgrades beim Reaktor ist das irrelevant, denn die eingesetzte Ruhemasse ist "for free", der Wasserstoff ist es nach "da", du musst nichts "aufwenden".

Wir tappen hier etwas im Nebel herum:

Wenn das die Frage war, ... wenn man noch unterstellt ... Und wenn man den Anteil der EM Strahlung als Wirkungsgrad bezeichnet ...

Bei einem Fusionsreaktor ... Deren Anteil würde man normalerweise als Wirkungsgrad bezeichnen, und das ist natürlich nicht vergleichbar mit dem Fall der Sonne.

Leg' dich doch bitte fest, was genau dich interessiert.

nisus
20.05.17, 22:36
#

ok...
Um den Wirkungsgrad der Sonne in dem Sinne zu beschreiben, daß das Energieäquivalent der Masse als Initialisierungsenergie gilt,
verliert die Frage ihren Sinn.Er ist also unbedeutend klein.

Da die elektromagnetische Strahlung der Sonne aus sekundären Prozessen abgeleitet wird, steht diese Umwandlung nicht im unmittelbaren Zusammenhang mit der eigentlichen Sonne.

In Fusionsreaktoren herrschen ganz andere Bedingungen als in der Sonne und dazu laufen auch noch ganz andere Prozesse ab, bei denen nicht elektromagnetische Strahlung emittiert wird. Das ermöglicht wieder keinen schlüssigen Vergleich.

Da nun die Sonne "macht was sie will" , ohne das darauf Einfluss genommen werden könnte, möchte ich mich bitte auf die Fusion selbst beschränken.
Also mit den eingesetzten Fusionspartnern Deuterium und Tritium
...
und den zur Initialisirung dieser Fusion auf zu wendenden Energie.

Das dabei keine elektromagnetische Strahlung entsteht, ist schade - weil die mich interessiert...(läßt sich dann aber aus der thermischen Energie ableiten?)

Zur Ermittlung eines Wirkungsgrades von einem Fusionsreaktor, muss ja die Entscheidung auf eines der Modelle fallen.
Ich kenne noch den "Z - Pinch" ...das haben sich die Russen ausgedacht und die Amerikaner arbeiten wohl auch damit.
Bei diesem Prinzip denke ich, ist die Ermittlung eines Wirkungsgrades "einfacher" , weil die Initialisierungsenergie potentiell vorliegt - wenn ich mich da nicht irre.

Um dabei die vormals gefordete Systemgrenze zu formulieren,
ist der Grundzustand des Reaktors und der Fusionspartner "kalt"
und die Ausgangsenergie diejenige, die als verwertbare, elektrische Energie vorliegt. Dabei zeigt sich doch schon folgend die Schwierigkeit, daß der temporäre Faktor von entscheidender Bedeutung ist. Denn, ist der Reaktor erst einmal vorgeheizt und existiert das Plasma, dann verschiebt sich der Wirkungsgrad zugunsten der verwertbaren Energie mit zunehmender Stabilität des Plasmas.
Möglicherweise ist es günstiger von einer "Wirkleistung" zu sprechen, weil darin der direkte Bezug zum integralen Mittel des Prozesses liegt - aber das ist nur so eine Idee.

also :
Wirkungsgrad eines Fusionsreaktors des Funktionsprinzips "X".
(in Anlehnung an die ursprüngliche Frage)

Der Umfang des zu Grunde liegenden Themas gestattet es mir nicht, nur eine einzige Frage dazu zu stellen und einiges habe ich vorher so eben nicht gewusst.
Ich lerne praktisch dazu - und das finde ich cool!
In der "Normalo - Presse" steht eben drin "...Fusion wie in der Sonne..." das führt zu Missverständnissen, wie meine es zeigen.
Auch im "Metzler" sind derartige Äußerungen vorherrschend.

Danke für die Nachsichtigkeit.

nisus

TomS
21.05.17, 09:12
Da die elektromagnetische Strahlung der Sonne aus sekundären Prozessen abgeleitet wird, steht diese Umwandlung nicht im unmittelbaren Zusammenhang mit der eigentlichen Sonne.
Die Umwandlung erfolgt immerhin innerhalb der Sonne.

In Fusionsreaktoren herrschen ganz andere Bedingungen als in der Sonne und dazu laufen auch noch ganz andere Prozesse ab, bei denen nicht elektromagnetische Strahlung emittiert wird.
Die primären Fusionsprozesse sind sehr ähnlich; lediglich die Proton-Proton-Reaktion ist in einem Fusionsreaktor aufgrund der geringen Dichte irrelevant.

Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass die Umwandlung in el.-mag. Energie in der Sinne relevant ist, im Reaktor nicht.

Das ermöglicht wieder keinen schlüssigen Vergleich.
Doch, der wäre schön möglich, aber nur wenn du die gesamte freiwerdende Energie betrachtest, nicht nur den Anteil der el.-mag. Strahlung.


... möchte ich mich bitte auf die Fusion selbst beschränken.
Also mit den eingesetzten Fusionspartnern Deuterium und Tritium
...
und den zur Initialisierung dieser Fusion auf zu wendenden Energie.
Für die Fusionsprozesse liefert Wikipedia einen recht guten Überblick: welchen laufen ab, wieviel Energie wird jeweils (als kinetische Energie) frei.

Zur initialen Zündung sowie weiteren Heizung werden im Reaktor unterschiedliche Methoden der Energiezufuhr verwendet, z.B. magnetisch induzierte Ströme und Mikrowellen. Das hat dann aber nichts mehr mit der eigtl. Fusionsreaktion zu tun.

Im Falle der Sonne stammt die Energie zur initialen Zündung aus der potentiellen Energie des anfangs vorhandenen Gases, das dann zur Sonne kollabiert. Diese potentiellen Energie wird in innere = thermische Energie umgewandelt.

Im Falle der Sonne liefert die Gravitation auch den Einschluss; du kannst Heizung und Einschluss nicht trennen. Beim Reaktor in der Praxis auch nicht.

Zur Ermittlung eines Wirkungsgrades von einem Fusionsreaktor ...
... schlage ich vor, dass wir uns an der in der Literatur verfügbaren Definition orientieren; sonst führt das zu nichts. Den Wirkungsgrad der Sonne definieren wir dann entsprechend.

Das hat aber kaum noch etwas mit den Details der Fusion zu tun; das wäre eine andere Fragestellung.

Um voranzukommen, schlage ich dir dringend diese Vorgehensweise vor, sonst verzettelst du dich.




Denn, ist der Reaktor erst einmal vorgeheizt und existiert das Plasma, dann verschiebt sich der Wirkungsgrad zugunsten der verwertbaren Energie mit zunehmender Stabilität des Plasmas.
Ja.

Man kann den über einen längeren Zeitraum gemittelten Wirkungsgrad betrachten.

Der Umfang des zu Grunde liegenden Themas gestattet es mir nicht, nur eine einzige Frage dazu zu stellen ...
Aber zu einem Zeitpunkt könntest du immer genau eine Frage stellen.

TomS
21.05.17, 09:33
http://www.jt60sa.org/b/FAQ/EE2.htm

ITER will produce about 500 MW of fusion power in nominal operation, for pulses of 400 seconds and longer. Typical plasma heating levels duriung the pulse are expected to be about 50 MW, so power amplification (Q) is 10. Thus during the pulse the ITER plasma will create more energy than it consumes.

The efficiency of the heating systems is ~40%. Other site power requirements lead to a total steady power consumption af about 200 MW during the pulse. Now the fusion power of ITER is enhanced by about 20% due to exothermic nuclear reactions in the surrounding materials. If this total thermal power were then converted to electricity at 33% (well within reach of commercial steam turbines), about 200 MW of electrical power would be generated.

Thus ITER is about equivalent to a zero (net) power reactor, when the plasma is burning. Not very useful, but the minimum required for a convincing proof of principle. In ITER the conversion to electricity will not be made: the production of fusion power by the ITER experiment is too spasmodic for commercial use, and the ITER reactor can be designed with low temperature coolants which ease safety and licensing conditions with today's nuclear-licensed austenitic steels, and money can be saved on relatively well-known engineering.

This also explains ITER's interest in extending pulses to steady state. A reactor operating for only 7 minutes every 30 minutes is not attractive, since little electricity can be produced during much of the "dwell" time, but some plant power is nevertheless consumed then.

ITER will carry out tests of electricity production from fusion on a small scale. Some test blanket modules being used to develop power reactor blankets will include a complete steam-raising cycle and turbine in the port cell, allowing the generation of some electrical power even on ITER. The electric power delivered from such a small section of the ITER blanket will be ~ 1 MW.
Zusammenfassend:
50 MW initiale Zündungen, Heizung und Einschluss
500 MW freiwerdende Fusionsenergie
Wirkungsgrad gemittelt 1000%
Dabei Ruheenergie des Wasserstoffs nicht mitgerechnet

Das könnte man jetzt mit der Sonne vergleichen:
1) initiale Zündungen, Heizung und Einschluss durch Energie im Gravitationsfeld
2) lang laufende Fusion von Wasserstoff unter der Annahme der vollständigen Fusion zu Helium ohne weitere Prozesse
3) dabei die Gesamtausbeute oder wie oben von Ich berechnet die dominierende Ausbeute durch elektromagnetische Strahlung
Wenn du (1) weglässt, dann ist der Wirkungsgrad Unendlich!
Bei (2) vernachlässigst du weitere Prozesse, die insbs. bei älteren Sternen Bus hin zum roten Riesen und weißen Zwerg wichtig werden.
(3) haben wir oben diskutiert.

In einer groben Überschlagsrechnung würde ich die initiale potentielle Energie im Gravitationsfeld ansetzen sowie die vollständige Fusion von Easserstoff zu Helium gemäß der Proton-Proton-Reaktion.

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Proton-Proton-Reaktion

nisus
26.06.17, 03:46
#

Hallo

dem Vorschlag, die Proton - Proton - Reaktion zu betrachten, um ein Verhältnis bestimmbar zu machen, nehme ich gerne an.

Um näherungsweise rechnen zu können, stellt sich noch die Aufgabe, ohne Punkt "1" weg zu lassen! - , daß ein Stern idealisiert wird, der den Eigenschaften der Sonne entspricht.

Um besser zu verstehen - wie groß ist die Energie des Gravitationsfeldes der Sonne?

nisus

Timm
26.06.17, 08:52
Meines Wissens haben Gravitationsfelder keinen Energieinhalt. Andernfalls sollten sie eine Quelle der Gravitation und als solche Bestandteil des Energie-Impuls-Tensors sein. Was aber nicht der Fall ist.

Marco Polo
26.06.17, 21:55
Meines Wissens haben Gravitationsfelder keinen Energieinhalt. Andernfalls sollten sie eine Quelle der Gravitation und als solche Bestandteil des Energie-Impuls-Tensors sein. Was aber nicht der Fall ist.

Müsste eigentlich stimmen. Es gibt aber eine Gesamtenergie im Gravitationsfeld. Die Gesamtenergie sollte dann grob die Summe aus kinetischer und potenzieller Energie sein?

Timm
27.06.17, 10:51
Müsste eigentlich stimmen. Es gibt aber eine Gesamtenergie im Gravitationsfeld. Die Gesamtenergie sollte dann grob die Summe aus kinetischer und potenzieller Energie sein?
Ja, wenn wir über mehrere Massen sprechen und die potentielle Energie berücksichtigen, dann ist die Gesamtenergie des Systems größer als die der Summe der Massen. Ich stelle mir das so vor, daß die zur Entfernung der Massen voneinander geleistete Hubarbeit enthalten ist. Was bei nur einer Masse aber entfällt.

nisus
27.06.17, 14:47
#

Wie ist dann der Einfluss der Gravitation der Sonne denn dann als Bestandteil der Initalisierungsenergie zur Fusion zu verstehen?
Wenn Gaswolken kolabieren, wird laut WIKI eine große Energiemenge aus der Gravitation frei - die dort auch Gravitationsenergie genannt wird.
Mit der Betrachtung, es handele sich um potentielle Energie, wird jedem Atom genau dieses Potential im Gravitationsfeld zugesprochen.

Ist die Gravitation in der Rechnung zu vernachlässigen?
Sie verursacht den erforderlichen Druck für die Fusion von Protonen...

Timm
27.06.17, 15:56
Es war wohl ein kleines Mißverständnis. Du hattest vermutlich die Energie des Gravitationsfeldes (danach hast du gefragt) mit der Gravitationsenergie (verstanden als potentielle Energie), die beim Kollaps von Materie eine Rolle spielt, gleichgesetzt. Zu ersterer habe ich mich schon geäußert.

nisus
28.06.17, 01:43
#

Es ist so, daß der Wirkungsgrad der Sonne unmöglich größer "1" sein kann, denn alle Energie, die zu ihrer Entstehung führte, auch maximal wieder ausgesandt werden kann, was in der Äquivalenz von Energie und Masse begründet liegt.

Um eine vollständige Energiebilanz erstellen zu können, müsste unumstritten bekannt sein, welcher Umstand überhaupt zur Entstehung der Masse geführt hat und mit welchen Gesetzen dies zu beschreiben ist - und das weiß eben noch niemand.

Abschließend kann ich mich mit der Zusammenfassung abgeben, daß von der freiwerdenden Energie, aus der Fusion in der Sonne,
98 % im elektromagnetischen Spektrum verteilt liegen.

Danke

nisus
28.06.17, 01:50
#

Es ist unklar, wie eine mathematische Beschreibung dazu aussähe.
Das könnte man jetzt mit der Sonne vergleichen:
1) initiale Zündungen, Heizung und Einschluss durch Energie im Gravitationsfeld

TomS
28.06.17, 06:39
Es ist unklar, wie eine mathematische Beschreibung dazu aussähe.
Was bitte soll daran [initiale Zündungen, Heizung und Einschluss durch Energie im Gravitationsfeld im Falle der Sonne] jetzt unklar sein?

soon
10.07.17, 10:24
Und ich finde es im Gegenteil absolut faszinierend wie wenig Masse wie viel elektromagnetische Strahlung ist.

Hmm, - das hätte man konkreter formulieren können.

Die Sonne verliert ca. 4 Mio Tonnen pro Sekunde an Masse. Ungefähr 98% davon als elektromagnetische Strahlung.

Woran kann man sich klar machen, wenig Masse wie viel elektromagnetische Strahlung ist?

Erster Hinweis: Die Sonne kann damit 4,5 Mrd Jahre weiterbestehen, ohne wesentlich an Masse zu verlieren.

Zweitens: man könnte ausrechnen, wie viel von den 4 Mio Tonnen pro Sekunde an elektromagnetischer Strahlung die Erde erreicht.

Bei der Berechnug mittels Solarkonstante und E=m*c² komme ich auf knapp 2 kg pro Sekunde. Wow, alles Licht von der Sonne, das die Erde pro Sekunde erreicht hat insgesamt die Masse von nicht einmal 2 kg.

nisus
30.07.17, 15:33
#

Hallo

was mir mathematisch unklar ist, ist die Umrechnung von Druck in Energie.
Wie kann die Gravitation der Sonne in die Energiebilanz der Initialisierung zur Fusion einbezogen werden?

nisus