Quanten.de Diskussionsforum  

Zurück   Quanten.de Diskussionsforum > Wissenschaftstheorie und Interpretationen der Physik

Hinweise

Wissenschaftstheorie und Interpretationen der Physik Runder Tisch für Physiker, Erkenntnis- und Wissenschaftstheoretiker

Antwort
 
Themen-Optionen Ansicht
  #11  
Alt 18.05.17, 00:27
nisus nisus ist offline
Aufsteiger
 
Registriert seit: 30.10.2008
Beiträge: 68
Standard AW: Welchen Wirkungsgrad besitzt die Sonne?

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
__________________
Die Wahrheit ist wie eine Tütensuppe. Sie muss angerührt werden.
Mit Zitat antworten
  #12  
Alt 18.05.17, 00:56
Nicht von Bedeutung Nicht von Bedeutung ist offline
Gesperrt
 
Registriert seit: 06.04.2017
Beiträge: 78
Standard AW: Welchen Wirkungsgrad besitzt die Sonne?

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.
Mit Zitat antworten
  #13  
Alt 18.05.17, 06:09
Benutzerbild von TomS
TomS TomS ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 04.10.2014
Ort: Nürnberg
Beiträge: 1.700
Standard AW: Welchen Wirkungsgrad besitzt die Sonne?

Zitat:
Zitat von nisus Beitrag anzeigen
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?

Zitat:
Zitat von nisus Beitrag anzeigen
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

Zitat:
Zitat von nisus Beitrag anzeigen
Zum bereitstellen dieser Faktoren ist eben eine Mindestenergie erforderlich.
Ja, aber diese zugeführte Energie musst du mal in deine Bilanzen aufnehmen.

Zitat:
Zitat von nisus Beitrag anzeigen
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?
__________________
«while I subscribe to the "Many Worlds" theory which posits the existence of an infinite number of Toms in an infinite number of universes, I assure you that in none of them am I dancing»
Mit Zitat antworten
  #14  
Alt 18.05.17, 06:10
Benutzerbild von TomS
TomS TomS ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 04.10.2014
Ort: Nürnberg
Beiträge: 1.700
Standard AW: Welchen Wirkungsgrad besitzt die Sonne?

Zitat:
Zitat von Nicht von Bedeutung Beitrag anzeigen
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?
__________________
«while I subscribe to the "Many Worlds" theory which posits the existence of an infinite number of Toms in an infinite number of universes, I assure you that in none of them am I dancing»
Mit Zitat antworten
  #15  
Alt 18.05.17, 06:22
Nicht von Bedeutung Nicht von Bedeutung ist offline
Gesperrt
 
Registriert seit: 06.04.2017
Beiträge: 78
Standard AW: Welchen Wirkungsgrad besitzt die Sonne?

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.
Mit Zitat antworten
  #16  
Alt 18.05.17, 09:00
Benutzerbild von TomS
TomS TomS ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 04.10.2014
Ort: Nürnberg
Beiträge: 1.700
Standard AW: Welchen Wirkungsgrad besitzt die Sonne?

Zitat:
Zitat von Nicht von Bedeutung Beitrag anzeigen
E_in=E_out+E_loss
Klar

Zitat:
Zitat von Nicht von Bedeutung Beitrag anzeigen
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

Zitat:
Zitat von Nicht von Bedeutung Beitrag anzeigen
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?
__________________
«while I subscribe to the "Many Worlds" theory which posits the existence of an infinite number of Toms in an infinite number of universes, I assure you that in none of them am I dancing»
Mit Zitat antworten
  #17  
Alt 18.05.17, 13:22
Nicht von Bedeutung Nicht von Bedeutung ist offline
Gesperrt
 
Registriert seit: 06.04.2017
Beiträge: 78
Standard AW: Welchen Wirkungsgrad besitzt die Sonne?

Zitat:
Zitat von TomS Beitrag anzeigen
Wenn du nicht konkreter wirst, ist eine weitere Diskussion fruchtlos
Das 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.
Mit Zitat antworten
  #18  
Alt 18.05.17, 14:34
nisus nisus ist offline
Aufsteiger
 
Registriert seit: 30.10.2008
Beiträge: 68
Standard AW: Welchen Wirkungsgrad besitzt die Sonne?

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
__________________
Die Wahrheit ist wie eine Tütensuppe. Sie muss angerührt werden.
Mit Zitat antworten
  #19  
Alt 18.05.17, 15:17
Nicht von Bedeutung Nicht von Bedeutung ist offline
Gesperrt
 
Registriert seit: 06.04.2017
Beiträge: 78
Standard AW: Welchen Wirkungsgrad besitzt die Sonne?

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.
Mit Zitat antworten
  #20  
Alt 18.05.17, 19:07
Benutzerbild von TomS
TomS TomS ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 04.10.2014
Ort: Nürnberg
Beiträge: 1.700
Standard AW: Welchen Wirkungsgrad besitzt die Sonne?

Zitat:
Zitat von Nicht von Bedeutung Beitrag anzeigen
, 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.

Zitat:
Zitat von TomS Beitrag anzeigen
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".
Zitat:
Zitat von TomS Beitrag anzeigen
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.
Zitat:
Zitat von TomS Beitrag anzeigen
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.

Zitat:
Zitat von Nicht von Bedeutung Beitrag anzeigen
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.

Zitat:
Zitat von Nicht von Bedeutung Beitrag anzeigen
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.

Zitat:
Zitat von Nicht von Bedeutung Beitrag anzeigen
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/Kernfu...onintheSun.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.
__________________
«while I subscribe to the "Many Worlds" theory which posits the existence of an infinite number of Toms in an infinite number of universes, I assure you that in none of them am I dancing»
Mit Zitat antworten
Antwort

Lesezeichen

Themen-Optionen
Ansicht

Forumregeln
Es ist Ihnen nicht erlaubt, neue Themen zu verfassen.
Es ist Ihnen nicht erlaubt, auf Beiträge zu antworten.
Es ist Ihnen nicht erlaubt, Anhänge hochzuladen.
Es ist Ihnen nicht erlaubt, Ihre Beiträge zu bearbeiten.

BB-Code ist an.
Smileys sind an.
[IMG] Code ist an.
HTML-Code ist aus.

Gehe zu


Alle Zeitangaben in WEZ +1. Es ist jetzt 06:56 Uhr.


Powered by vBulletin® Version 3.8.8 (Deutsch)
Copyright ©2000 - 2018, vBulletin Solutions, Inc.
ScienceUp - Dr. Günter Sturm