Physik Forum

[atlas]

Hallo,

ich möchte als 70-jähriger das nachholen, was ich damals im Unterricht nicht hatte.
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?

Vielen Dank und Grüße

atlas

[admin]

Ich hoffe ich erzähl' dir jetzt keinen Mist. Aber man kann sich das ja ganz einfach klarmachen wenn man sich überlegt, dass die Bindungsenergie die Energie ist, die du aufbringen müsstest um den Kern wieder in seine Bestandteile zu zerlegen. Wenn du sie also zum auftrennen aufbringen musst dann wird sie bei der Fusion frei.

Grüße
Michael

[atlas]

so wird es sein! Nur denke ich, daß die Bindungsenergie nach der Fusion dauerhaft nötig ist, um die nun um den Massendefekt leichteren fusionierten Kernbestandteile zusammenzuhalten. Mit dem Satz aus der Schule:
"Energie ist die Fähigkeit Arbeit zu verrichten" komme ich hier auch nicht weiter.
Zu allem Übel wird ja aber auch bei der Kernspaltung Energie frei.
Mir ist aber auch klar, daß ich einfachen Denkfehlern unterliege.

Ich brauch noch etwas, um das zu Enwuseln.

Gruß atlas

[Spark]

Aus dem Artikel von Wikipedia (Kernfusion):

[toncoc]

Der Massendefekt beschreibt, die Differenz zwischen der Summe der Kernbausteine, und Ihrem tatsächlichen Gewicht.
Gebundene Kerne sind leichter als die Summe Ihrer Eizelteile - dieses Delta entspricht der Bindungsenergie, die frei geworden ist.

Betrachtet man diesen Defekt mit der Gleichung: Delta E = Delta m * c², so erhält man eine spezifische Bindungsenergie für jedes Element und jedes Nuklid (Kernbaustein) diese Elementes.
Trägt man diese grafisch auf (Bindungsenergie/Nuklid) auf der Y-Achse, Massenzahl auf der X-Achse) so sieht man schön folgenden Effekt:
Kerne mit der Massenzahl ca. 60 haben die höchsten Bindungsenergieen/Nuklid.

Technisch betrachtet muss man die Bindungsenergie des Ausgangskernes aufbringen, um Kerne zu spalten/fusionieren. Will man dabei Energie freisetzen, so gilt: Elemente mit einer Massenzahl <60 müssen dazu fusioniert werden, Elemente mit einer Massenzahl >60 müssen dazu gespalten werden.

Bringe ich also eine Energie > der kritischen Energie auf, so spaltet/fusioniert der Kern, je nach Massenzahl. die jeweils leichteren (Spaltung) oder schwereren (Fusion) Kerne haben dann höhere Bindungsenergieen als Ihr Ausgangskern.
Dieses Delta der Bindungsenergien wird pro beteiligtem Nuklid frei (kinetisch, Strahlung....). Das Ganze funktioniert also nur unter Energiefreisetzung, wenn die Bindungsenergie des Folgekerns größer ist, als die Bindungsenergie des Ausgangskernes.

Bleibt mir noch zu sagen, das die Fusion von H-Kernen deutlich effektiver ist, als die Spaltung von U-Kernen. Deswegen wird an der Wirtschaftlichkeit eines solchen Reaktortypes gearbeitet (ITER). Das das Prinzip funktioniert belegt die Funktion der Wasserstoffbombe.