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Grundlagen der Physik - Das Nachhilfeforum

327 Beiträge ▪ Schlüsselwörter: Physik, Grundlagen ▪ Abonnieren: Feed E-Mail

Grundlagen der Physik - Das Nachhilfeforum

30.05.2021 um 21:51
Zitat von uatuuatu schrieb: ---eich-hörnchen schrieb: 2/1 ​H+ 3/1 ​H + Energie → 5/2 ​He
Die vorübergehende, extrem kurzzeitige Bildung von Helium-5 hat keinen Einfluss auf die Energiebilanz, und ist daher in dieser Hinsicht nicht relevant.
Es geht darum, dass es zwei Reaktionen sind.
Die erste eine Fusion, für die bis jetzt richtig Energie benötigt wurde.

Die zweite eine Spaltung, bei der etwas Energie freigesetzt worden ist. 5, 10, 20 Sekunden lang.

Ich würde schon gern mal sehen wollen, wieviel so ein Meiler in echt bringt.

Wieso wird es da nichts damit, dass mal so richtig Energie ins Netz gespeist wird?


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30.05.2021 um 22:00
Zitat von kuno7kuno7 schrieb:Und du meinst, du könntest die Partie Taubenschach gewinnen oder wenigstes ein Patt erreichen?
Die Hoffnung stirbt zuletzt. :D


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30.05.2021 um 22:59
Zitat von mojorisinmojorisin schrieb:Energie ist kein Objekt, sondern eine Zustandsbeschreibung. Energie ist kein Feld und auch kein Gitter und auch nichts ähnliches davon.
So habe ich das auch nicht postuliert.
Wie wird denn der Effekt eines veränderten Zustandes wirksam?

Das mit dem Feld und dem Gitter bezieht sich auf die kleinste Ebene von Materie. Wenn es halt nicht die modellhaften Kügelchen sind. Wie lässt sich denn auf „kleinster“ Ebene ein Modell veranschaulichen? Ich dachte, „Feld“ sei da halbwegs angesagt …

Ach, weißtewas. Mir fallen fast schon die Augen zu. Das ist keine gute Voraussetzung jetzt :sleepy:


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30.05.2021 um 23:48
@eich-hörnchen:
Zitat von eich-hörncheneich-hörnchen schrieb:Es geht darum, dass es zwei Reaktionen sind.
Extra für Dich nochmal mit der Zwischenstation Helium-5 (das nur für einen extrem kurzen Zeitraum existiert):

\begin{alignedat}{4}
&\mathrm{_{1}^{2}H+\,_{1}^{3}H} &&\rarr \mathrm{2{,}01410\,u+3{,}01605\,u} &&= \mathrm{5{,}03015\,u} &&≈ \mathrm{8{,}35276×10^{-27}\,kg} \\
&\mathrm{_{2}^{5}He} &&\rarr \mathrm{5{,}01206\,u} &&= \mathrm{5{,}01206\,u} &&≈ \mathrm{8{,}32272×10^{-27}\,kg} \\
&\mathrm{_{2}^{4}He+\,_{0}^{1}n} &&\rarr \mathrm{4{,}00260\,u+1{,}00866\,u} &&= \mathrm{5{,}01126\,u} &&≈ \mathrm{8{,}32139×10^{-27}\,kg}
\end{alignedat}


Massenverlust und Energiegewinn \mathrm{_{1}^{2}H+\,_{1}^{3}H}\rarr\mathrm{_{2}^{5}He}:

\mathrm{8{,}35276×10^{-27}\,kg}-\mathrm{8{,}32272×10^{-27}\,kg}=\mathrm{3{,}004×10^{-29}\,kg} \space\hat{≈}\space \mathrm{2{,}69986×10^{-12}\,J ≈ \mathrm{16{,}85}\,MeV}


Massenverlust und Energiegewinn \mathrm{_{2}^{5}He}\rarr\mathrm{_{2}^{4}He+\,_{0}^{1}n}:

\mathrm{8{,}32272×10^{-27}\,kg}- \mathrm{8{,}32139×10^{-27}\,kg}=\mathrm{1{,}330×10^{-30}\,kg} \space\hat{≈}\space \mathrm{1{,}19534×10^{-13}\,J ≈ \mathrm{0{,}75}\,MeV}


Der weitaus grösste Teil des Massenverlusts, und damit des Energiegewinns von insgesamt ca. 17,6 MeV findet also bereits bei der Bildung von Helium-5 statt. Der anschliessende Abgang eines Neutrons liefert nur noch einen kleinen zusätzlichen Beitrag. Die Energiedifferenzen sind bei reinen Neutronen-Reaktionen allgemein deutlich geringer als bei tatsächlichen Kernfusionen und -spaltungen (bei denen sich die Ordnungszahl ändert).
Zitat von eich-hörncheneich-hörnchen schrieb:Die erste eine Fusion, für die bis jetzt richtig Energie benötigt wurde.
In der Annahme, dass "richtig" im Sinne von "richtig viel" gemeint ist: Auf diesen Einwand bin ich bereits in meinen beiden vorhergehenden Beiträgen eingegangen:
Zitat von uatuuatu schrieb:Die zur Auslösung dieser Kernreaktion erforderliche Energie beträgt nur einen Bruchteil der freigesetzen Energie. Fusionsreaktionen dieser Art treten mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit ab einer relativen kinetischen Energie der Kerne von etwa 4 keV auf, bei etwa 15 keV erreicht die Wahrscheinlichkeit einen praktikablen Wert. Das ist weniger als ein Promille der freigesetzen Energie. Das Problem bei der Energieerzeugung mittels Kernfusion ist nicht, Fusionsreaktionen auszulösen. Das ist mit einem Fusor sogar für (gehobene) Hobbybastler möglich. Das Problem ist, genügend viele Fusionsreaktionen für einen wirtschaftlichen Betrieb auszulösen. Daran wird gearbeitet.
Zitat von uatuuatu schrieb:Nochmal: Die erforderliche Energie zur Auslösung der beschriebenen Deuterium-Tritium-Reaktion beträgt weniger als ein Promille der freigesetzen Energie. Anders ausgedrückt: Es wird mehr als das Tausendfache der Energie freigesetzt, die zur Auslösung der Reaktion erforderlich ist. Die Aufrechterhaltung von Temperatur und Druck für eine thermisch angeregte Fusionreaktion (was nicht die einzige Möglichkeit ist, wie das Beispiel des Fusors zeigt) ist ein technisches, kein energetisches Problem. Wieviel Energie braucht man, um die Temperatur in einer Thermosflasche aufrechzuerhalten? Fast keine. Wieviel Energie braucht man, um den Druck in einer Druckgasflasche aufrechtzuerhalten? Gar keine (extrem geringe Diffusionsvorgänge aussen vor gelassen). Temperatur und Druck müssen lediglich aufrechterhalten werden, sie werden bei der Reaktion selbst nicht "verbraucht".



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31.05.2021 um 13:08
Zitat von NemonNemon schrieb:So habe ich das auch nicht postuliert.
Was hast du dann damit gemeint:
Zitat von NemonNemon schrieb:Mir ist schon klar, dass auf kleinster Ebene, wenn wir dahin kommen, wo es irgendwo geschehen muss, kleine Kugelkörper, wo der mit Energie den ohne Energie energetisiert (um es mal auf einfachstes Kindergarten-Niveau zu bringen) nicht zutrifft. Aber was visualisiert es besser? Gibt es da irgend eine Struktur? Feld? Gitter?
Zitat von NemonNemon schrieb:Wie wird denn der Effekt eines veränderten Zustandes wirksam?
Ich denke die Antort kennst du. EIn einfaches Beipiel sind z.B. zwei Massen auf Abstand, diese haben potentielle Energie. Diese potentielle Energie ist nicht sichtbar. Lassen wir die Massen aber los, bewegen sie sich aufeinander zu. Der Zustand der Massen aendert sich.

Uebrigens ist auch Zustand in der Physik kein undefinierter Begriff der der Alltagsprache ausgesetzt ist. Siehe hier:

Wikipedia: Zustand (Physik)
Der Zustand eines Systems, das der Beobachtung zugänglich ist, legt insbesondere alle beobachtbaren Eigenschaften fest und gestattet damit Voraussagen über alle Messwerte beobachtbarer physikalischer Größen. Sind diese Größen durch Gleichungen verknüpft (z. B. Zustandsgleichung in der Thermodynamik), genügt es, eine geeignete Auswahl dieser Größen anzugeben, um den Zustand eindeutig festzulegen



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31.05.2021 um 13:27
Zitat von mojorisinmojorisin schrieb:Energie ist kein Objekt, sondern eine Zustandsbeschreibung. Energie ist kein Feld und auch kein Gitter und auch nichts ähnliches davon.
Natürlich ist Energie kein Feld. Aber darum geht es doch nicht, es geht um die Visualisierung:
Zitat von NemonNemon schrieb:Aber was visualisiert es besser? Gibt es da irgend eine Struktur? Feld? Gitter?
Zitat von mojorisinmojorisin schrieb:Ich denke die Antort kennst du. EIn einfaches Beipiel sind z.B. zwei Massen auf Abstand, diese haben potentielle Energie. Diese potentielle Energie ist nicht sichtbar. Lassen wir die Massen aber los, bewegen sie sich aufeinander zu. Der Zustand der Massen aendert sich.
Diese potentielle Energie ist nicht sichtbar. lässt sich aber mit einem Potential 𝛟 beschreiben und auch visualisieren. Und das Potential wiederum ist ein Feld. Feld passt aus meiner Sicht also schon recht gut bei der Frage nach der Visualisierung.


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31.05.2021 um 13:49
Zitat von ArrakaiArrakai schrieb:Feld passt aus meiner Sicht also schon recht gut bei der Frage nach der Visualisierung.
Und wie muss man sich denn ein Feld vorstellen?


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31.05.2021 um 14:17
Zitat von skagerakskagerak schrieb:Und wie muss man sich denn ein Feld vorstellen?
Danke für die Nachfrage 👍
Gestern bin ich mit dem iPad in der Hand eingepennt, jetzt bin ich unterwegs und nur so zwischen Tür und Angel hier.
Sorry, dass ich große Themen anstoße und dann nicht richtig reagieren kann. Es liegt nur daran.


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31.05.2021 um 14:26
Zitat von skagerakskagerak schrieb:Und wie muss man sich denn ein Feld vorstellen?
Das Gravitationspotential z.B. so (eine recht bekannte Darstellung):


GravityPotentialOriginal anzeigen (0,2 MB)


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31.05.2021 um 14:29
Zitat von ArrakaiArrakai schrieb:Aber darum geht es doch nicht, es geht um die Visualisierung:
Es geht urspruenglich um die Beantwortung dieser Fragestellung:
Zitat von NemonNemon schrieb am 11.02.2020:Ist die Energie dabei eine Eigenschaft des Gegenstandes? Sein Zustand? Wo doch dessen potenzielle Energie jederzeit auf einen anderen Körper übergehen oder in eine andere Energieform umgewandelt werden kann?
Also um die Frage: Was ist Energie?

Energie und Potential sind nunmal nicht dasselbe.
Zitat von ArrakaiArrakai schrieb:Diese potentielle Energie ist nicht sichtbar. lässt sich aber mit einem Potential 𝛟 beschreiben und auch visualisieren.
Die Energie selbst laesst sich nicht mit einem Potential beschrieben. Potential ist eine skalares Feld haengt also ab von den raeumlichen Koordinaten, Energie eine skalare Groesse (haengt nicht ab von den raumlichen Koordinanten). Und wenn ich versuch beides zu verknuepfen, d.h. Energiefeld in Google eingebe dann bekomm ich grosses Kopfweh was dann kommt. Daher bin ich sehr kritisch wenn man da versucht krampfhaft zu visualisieren. Visualisierung ist eine Uebersetzung dass es mit unseren Sinnen (meist dem Sehsinn) wahrnehmbar ist. Aber manche Sachen lassen sich eben nicht so einfach visualisieren.

@Nemon
Hast du mal versucht die Farbe rot mit reinen Worten zu beschreiben?


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31.05.2021 um 14:32
Zitat von mojorisinmojorisin schrieb:Es geht urspruenglich um die Beantwortung dieser Fragestellung:
Ganz ursprünglich ja. Aber du hast explizit auf die Frage nach der Visualisierung geantwortet, die ich ja bereits zitiert habe.
Zitat von mojorisinmojorisin schrieb:Die Energie selbst laesst sich nicht mit einem Potential beschrieben.
Doch natürlich. Ich zitiere der Einfachheit halber mal Wikipedia:
Ein Potential (im eigentlichen Sinn) ist potentielle Energie pro Kopplungskonstante, z. B. elektrische Ladung oder Masse.
Wikipedia: Potential (Physik)


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31.05.2021 um 14:39
@Arrakai
Zitat von ArrakaiArrakai schrieb:Doch natürlich. Ich zitiere der Einfachheit halber mal Wikipedia:
Ok, ich gebe dir Recht.


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31.05.2021 um 14:57
Zitat von skagerakskagerak schrieb:Und wie muss man sich denn ein Feld vorstellen?
Also, ich stell es mir als einen bestimmten Raum vor, in dem eine bestimmte physikalische Größe auf eine bestimmte Art und Weise eine bestimmte Zeitlang wirkt.


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31.05.2021 um 16:21
Zitat von NemonNemon schrieb:Sorry, dass ich große Themen anstoße und dann nicht richtig reagieren kann. Es liegt nur daran.
Kein Ding 😉
Zitat von ArrakaiArrakai schrieb:Das Gravitationspotential z.B. so (eine recht bekannte Darstellung):
Das ist mir bekannt, danke. Muss man sich so auch ein Energiefeld vorstellen?
Zitat von off-peakoff-peak schrieb:Also, ich stell es mir als einen bestimmten Raum vor, in dem eine bestimmte physikalische Größe auf eine bestimmte Art und Weise eine bestimmte Zeitlang wirkt.
Hmmm 🤔 das muss ich erst mal auf mich wirken lassen 😄


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31.05.2021 um 17:00
Zitat von skagerakskagerak schrieb:Das ist mir bekannt, danke. Muss man sich so auch ein Energiefeld vorstellen?
Das Potential entspricht im Prinzip der Energie. Es handelt sich eigentlich um ein Kraftfeld, aber der Zusammenhang ist bei konservativen Kräften ja ziemlich einfach, man muss nur die Kopplungskonstante kennen.

Bein Couloumb-Potential die elektrische Ladung:
φ = Epot / q

Beim Gravitationspotential die Masse:
φ = Epot / m


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31.05.2021 um 18:23
Zitat von ArrakaiArrakai schrieb:Das Potential entspricht im Prinzip der Energie. Es handelt sich eigentlich um ein Kraftfeld, aber der Zusammenhang ist bei konservativen Kräften ja ziemlich einfach, man muss nur die Kopplungskonstante kennen.

Bein Couloumb-Potential die elektrische Ladung:
φ = Epot / q

Beim Gravitationspotential die Masse:
φ = Epot / m
Ich denke dem kann ich einigermaßen folgen, danke.

Man kann es also nur mit Formeln "veranschaulichen", oder?


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31.05.2021 um 19:59
Zitat von skagerakskagerak schrieb:das muss ich erst mal auf mich wirken lassen
Ich weiß aber nicht, ob es richtig ist. Ist halt das, wie ich es mir vorstelle. ;)
Im Prinzip ähnlich einem Magnetfeld, nur ohne Magnet. :D


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31.05.2021 um 20:29
Zitat von mojorisinmojorisin schrieb:Fuer mich scheint es dass ihr eher nach philosophischen den nach physikalischen Fragen sucht. Wie @Sonni1967schrieb:
Ich:
Zitat von Sonni1967Sonni1967 schrieb:Eine Deutung der Energie in der Physik ist die Fähigkeit Arbeit zu verrichten. Das stimmt, aber sie
ist mir zu wenig. Aus meiner Sicht ist sie der "Ur-Stoff" des Kosmos und aus ihr sind deren verschiedener
Erscheinungsformen aus kondensiert (durch Phasenübergänge / Symmetriebrüche) weil der Raum expandierte
und damit Abkühlung möglich wurde.
Kann sein dass ich da mehr nach philosophischen Antworten suche. Mir fällt es oft auch noch oft schwer die Grenze zu finden
wo Physik aufhört und Philosophie anfängt (oder umgekehrt).

Du:
Zitat von mojorisinmojorisin schrieb:Ich sehe das etwas anders: Wenn du auf die Frage des "wahren Wesens" der Energie, mit der physikalischen Antwort nicht zufrieden bist, dann wirst du auch keine weitere zufriednestellende Antwort bekommen.
Was war denn falsch daran als ich schrieb: Energie alleine nur zu beschreiben als die Fähigkeit Arbeit zu verrichten
genügt mir nicht?
Was war physikalisch gesehen falsch als ich schrieb: Aus meiner Sicht ist sie ein "Ur-Stoff" des Kosmos?

Ist es denn physikalisch falsch dass es unmittelbar nach dem Urknall nur reine Energie gab (keine Materie da die
Temperatur noch zu hoch war). Ist es physikalisch falsch zu sagen: Erst durch Abkühlung bei Raumexpansion
kondensierte die Energie aus in Quark-Gluonenplasma, Elementarteilchen und deren Felder, die Naturkräfte
spalteten sich, usw....Materie besteht im Prinzip aus Energie.
Zitat von mojorisinmojorisin schrieb am 28.05.2021:Genau wie die Temperatur ist die Energie eine skalare Größe die den Zustand eines physikalischen Systems beschreibt. Damit ist alles gesagt. Wir müssen uns damit abfinden dass wir keinen anschaulichen Vergleich dafür finden.
Für dich ist damit alles gesagt, für mich aber net.
Nach unseren heutigen theoretischen Anschauungen, die durch viele Experimente bestätigt sind, muss man Materie als eine kompakte, verdichtete Form von Energie ansehen, kondensierte Energie sozusagen
https://www.ei.ruhr-uni-bochum.de/media/attachments/files/2017/03/Energie_wird_zu_Materie_Caspers2017.pdf

Also doch mehr als nur die Fähigkeit Arbeit zu verrichten oder eine skalare Größe die den Zustand eines physikalischen
Systems beschreibt ? War das jetzt alles Philosophie was ich schrieb oder nicht?
LG


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31.05.2021 um 23:58
Zitat von Sonni1967Sonni1967 schrieb:Kann sein dass ich da mehr nach philosophischen Antworten suche. Mir fällt es oft auch noch oft schwer die Grenze zu finden wo Physik aufhört und Philosophie anfängt (oder umgekehrt).
Ich würde sagen, man muß und kann da keine scharfe Grenze ziehen. Aber ich sag's mal so: Wenn man immer häufiger "irgendwie recht hat", aber andererseits immer weniger mit den Ergebnissen anfangen kann, dann ist man tief in der Philosophie.


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01.06.2021 um 01:15
Es gab vor einigen Jahren einen Streit zwischen der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG) und einer Fraktion von Physik-Didaktikern und Physikern um einen Sonderweg des Physikunterrichts, den sogenannten Karlsruher Physikkurs (KPK). Im Rahmen dieses Streits wurde von einer Reihe hochkarätiger Gutachter ein Gutachten angefertigt, das den folgenden Satz enthält, der auch meine persönliche Sichtweise sehr gut widerspiegelt:
Physik ist eine empirische Naturwissenschaft, die aufgrund ständiger, strenger Orientierung am Experiment zu objektivierbaren Aussagen gelangt.

(Gutachten über den Karlsruher Physikkurs (2013) (pdf))
Vielleicht hilft diese Definition dabei, Physik und Philosophie voneinander abzugrenzen.


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