lebenslanges Lernen
 

Hallo,

ich möchte als 70-jähriger das nachholen, was damals im Unterricht nicht geboten wurde.
Beim Verständnis des Massendefekts mache ich einen Denkfehler, der sich sicher leicht auflösen läßt.
Bei der Kernfusion beispielsweise bildet die Summe von zwei Protonen und zwei Neutronen den leichteren Heliumkern. Die verschwundene Masse (Massendefekt) ist in Bindungsenergie umgewandelt worden.
Sie wurde für die starke Kernkraft, zum Zusammenhalt des Kerns benötigt.

Wieso wird sie dann aber frei?

Zur Spaltung eines Kerns muß Energie aufgebracht werden und es entsteht Masse, da die getrennten Teile schwerer sind. Auch dort wird aber Energie frei.

Gleich noch eine andere Frage:

unter Radioaktivität und den drei Strahlenarten kann ich mir etwas vorstellen.
Meine Frage geht dahin, wie radioaktive Strahlung von einem Material an ein anderes übertragen werden kann. Dabei meine ich nicht die sogenannte
Kontamination ( Verschmutzung).
Wie kann es sein, daß z.B. in einem Siedewasserreaktor nach Bestrahlung (nicht Verschmutzung) das Wasser selbst radioaktiv wird? Was läuft da genau ab?


Vielen Dank und Grüße

atlas

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Hallo atlas,

1. Radioaktive schwere Kerne(instabil) zerfallen spontan oder durch Anregung(Neutroneneinfang) in (meist 2) leichtere Kerne.

Die Bindungsenergie pro Nukleon(Proton/Neutron) ist hier in den leichteren Kernen höher als im ursprünglich schweren Kern.
Die Bindungsenergie ist, als Energieinhalt des gebundenen Systems betrachtet, negative Energie.

Die Differenz zwischen der kleineren negativen Energie(schwerer Kern) und der größeren negativen Energie(leichte Kerne) ist Positiv.
Bei der Kernspaltung wird positive Energie frei.(Die Differenz)

2. Bei der Kernfusion von zwei leichten Kernen zu einem schweren Kern ist es umgekehrt.

Die Bindungsenergie pro Nukleon(Proton/Neutron) ist hier im schweren Kern höher als in den ursprünglich leichten Kernen.
Die Bindungsenergie ist, als Energieinhalt des gebundenen Systems betrachtet, negative Energie.

Die Differenz zwischen der kleineren negativen Energie(leichten Kerne) und der größeren negativen Energie(schwerer Kern) ist Positiv.
Bei der Kernfusion wird positive Energie frei.(Die Differenz)

Nun muß man nur noch wissen, das Eisen die größte Bindungsenergie pro Nukleon hat.
Bei den leichteren Elementen, wie Eisen, nimmt die Bindungsenergie pro Nukleon kontinuierlich bis zum Wasserstoff ab.
Bei den schwereren Elementen, wie Eisen, nimmt die Bindungsenergie pro Nukleon ebenfalls kontinuierlich ab. Hier ist die Abnahme aber wesentlich flacher.

Nun "wollen" alle Kerne gern Eisen sein.
Auf der "Leichten Seite" geht das nur mittels Fusion. Hier ist der Anstieg, Bindungsenergie/Nukleon steiler daher die Energieausbeute wesentlich größer als bei der Kernspaltung.
Auf der "Schweren Seite" geht das nur durch Kernspaltung.

Da wie gesagt die Bindungsenergie, negative Energie ist, liegt Eisen graphisch dargestellt am Boden einer Senke.
Links vom Eisen geht's steil Bergauf(leichteren Elemente).
Recht's vom Eisen geht's flach Bergauf(schwereren Elemente).

Gruß EMI

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Hallo EMI,
vielen Dank, aber negative Energie ist harter Tobak.
Ich ziehe mich zu einer Denkpause zurück.
Gruß atlas

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salve EMI,

ist "negative Energie" ein fachlich genutzter Begriff? Ansich ist Energie Potential-Differenz, also Ausgleichskraft. Wie sollte sie negativ auftreten können? Ich steh ähnlich wie atlas auf 100 m Kabel.

Gruß Uranor

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Wenn ich den Betrieb einer Akku so bezeichne, dass sie positive Enegie abgibt, dann gibt sie beim Aufladen negative Energie ab.

@EMI
Ich habe Atlas Frage eher so verstanden warum die Fusion ueberhaupt Energie freigibt wenn ich doch erstmal Energie reinstecken muss um sie zu starten.
Kann man dies so beantworten, dass die vom Massendefekt freiwerdende Energie groesser ist als die Energie die ich benoetige um die Kerne anzunaehern.
Und daher lauft der Prozess, sofern er gestartet ist dann selbsttaetig ab unter Abgabe von Energie.

Koennte man es vereinfacht so formulieren :
Ich muess die Akku erstmal aufladen. Und dann gibt sie wie durch ein Wunder mehr Energie ab als ich reingesteckt habe. Na praktisch. Einen Teil davon verwende ich staendig zum Aufladen und hab somit den Rest als gratis Energie.

Das mit dem Eisen war mir vorher nicht bekannt.
Daher "fusionieren" Sonnen also auch nur bis zum Eisen ?
Dass die Energieen einen Badewannenverlauf haben war mir dagegen klar.
Denn ohne diesen gaebe es uns wohl auch nicht.
Schon genial dieses Periodensystem.

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Hallo richy,

So ist es. Man muß erst einmal Energie "reinstecken" um die abstoßende Coulombkraft zu überwinden/bzw.zu tuneln, um die Protonen in den "Wirkungsbereich" der starken Kraft zu bringen. Erst dann "zündet" der Prozess. Die dann frei werdende Energie ist um etliche Größenordnungen größer wie die reingesteckte "Zündenergie".
Dazu gibt es einen ganzen Sack voll analoger, anschaulicher Beispiele.
Ein Wasserstoffluftgemisch brennt ja auch nicht einfach mal so ab. Erst eine thermische "Zündenergie" (Streichholz) läst das Ganze krachen.

Genau richy! Ich wollte darauf eigentlich gleich mit eingehen. Habe es aber dann doch gelassen um @atlas nicht zu verwirren.
Genau das ist der Grund warum Riesensterne die Fusionsreihe "nur" bis zum Eisen durchlaufen. Beim Eisen ist halt Ende, die "Talsohle" ist erreicht.

Klar, schon genial das Periodensystem. Mich fasziniert es immer wieder.
Man kann sich gar nicht genug vor Mendelejew verbeugen.
Warum gerade Eisen die größte Bindungsenergie pro Nukleon hat(Talsohle der Kurve) weiß man theoretisch noch nicht. Diese Frage beschäftigt EMI auch schon Jahrzehnte.

Gruß EMI

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Es kommt wohl darauf an wie weit dieses "warum" gehen soll.
Warum ueberhaupt die Form ? Gaebs ne Bergspitze gaebe es wohl nichts.
Ebenso wie bei :
Warum gibt es bei den Naturkonstanten diese Feinabstimmung ?
Entweder anthropisches Prinzip, Kreationismus oder Zufall.
Vielleicht ist auch alles drei das selbe.

Ich hab mal was lustiges gemacht. Nachgeschaut wie die Elemte im Universum statistisch verteilt sind. Aehnlich der Z Verteilung.
Also auch aehnlich wie Sprachbausteine.
Und ich haette nie gedacht, dass fast alles noch Wasserstoff ist.
Die Sprache ist also noch am Anfang.

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Hmm ja, ich find so kurze Hinweise bei der Hawkingstrahlung. EMI, meintest du sowas, oder war das umfangreicher?

Allerdings, wenn ihr damit Energie meint, die man erst reinstecken muss, damit im Prozess mehr Energie frei wird, geht der Bezeichner auf den Gesichtspunkt ein - wenngleich ich es (vorab) halt nicht so sagen würde. Soweit klar. Aber ausführlicher würde mich das bestimmt interessieren. Die Perspektive wird sicherlich den Horizont weiten.

Gruß Uranor

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Wir sehen Werte. Dass sie "gesetzt" sind, erwarte ich nicht. Das ergibt sich auf fundamentalen Zusammmenhängen.

Z.B. ist es nicht möglich, c inertial zu betrachten. Denn inertial wäre es keine Geschwindigkeit, da Eigenzeit = 0. Bei (inertial) v=0 ist es für uns Fermionisten :p absolut unerreichbar "schnell". c ist nicht einfach ein Wert sondern tief Systembezogen.

Mit dem konkreteren Verständnis der Konstanten wird sich das gesamte Naturverständnis vertiefen.

Gruß Uranor

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salve EMI,

es wird nix anderes übrig bleiben. Das große Prob ist halt, dasss Themen ineinander übergehen. Wo will man trennen? Versucht man es, wird oft der Diskussionsfluss zerstört...

Gruß Uranor