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Schulphysik und verwandte Themen Das ideale Forum für Einsteiger. Alles, was man in der Schule mal gelernt, aber nie verstanden hat oder was man nachfragen möchte, ist hier erwünscht. Antworten von "Physik-Cracks" sind natürlich hochwillkommen! |
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#31
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AW: Welchen Wirkungsgrad besitzt die Sonne?
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.
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... , can you multiply triplets? |
#32
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AW: Welchen Wirkungsgrad besitzt die Sonne?
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.
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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. |
#33
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AW: Welchen Wirkungsgrad besitzt die Sonne?
Zitat:
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. |
#34
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AW: Welchen Wirkungsgrad besitzt die Sonne?
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
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Die Wahrheit ist wie eine Tütensuppe. Sie muss angerührt werden. |
#35
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AW: Welchen Wirkungsgrad besitzt die Sonne?
Zitat:
Zitat:
Zitat:
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: Zitat:
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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. Ge?ndert von TomS (20.05.17 um 07:51 Uhr) |
#36
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AW: Welchen Wirkungsgrad besitzt die Sonne?
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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
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#37
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AW: Welchen Wirkungsgrad besitzt die Sonne?
Zitat:
Zitat:
Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass die Umwandlung in el.-mag. Energie in der Sinne relevant ist, im Reaktor nicht. Doch, der wäre schön möglich, aber nur wenn du die gesamte freiwerdende Energie betrachtest, nicht nur den Anteil der el.-mag. Strahlung. Zitat:
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. ... 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. Zitat:
Man kann den über einen längeren Zeitraum gemittelten Wirkungsgrad betrachten. Aber zu einem Zeitpunkt könntest du immer genau eine Frage stellen.
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AW: Welchen Wirkungsgrad besitzt die Sonne?
http://www.jt60sa.org/b/FAQ/EE2.htm
Zitat:
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
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AW: Welchen Wirkungsgrad besitzt die Sonne?
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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
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#40
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AW: Welchen Wirkungsgrad besitzt die Sonne?
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.
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Der Verstand schafft die Wahrheit nicht, sondern er findet sie vor - Aurelius Augustinus |
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