Was hat die Relativitätstheorie mit der Kernphysik zu tun?
Muss diese Frage in meiner PowerPoint haben und finde nix dazu bzw. verstehe Physik generell nicht. Muss den Zusammenhang der Relativitätstheorie mit Kernphysik beschreiben und zu was die Relativitätstheorie beigeholfen hat und wie.
Danke für die Antworten
ps: muss meine PPTX morgen abgeben oder spätestens Donnerstag
Also könnte jemand bitte mir verständlich erklären, was die Formel E=m*c^2 für einen Zusammenhang mit der Kernphysik bzw. Radioaktivität hat und was die Formel bei der Kernphysik geholfen hat .
3 Antworten
Der Zusammenhang ist nur der: Die Formel E=m*c^2 macht es möglich, Masse und Energie ineinander umzurechnen. Das ist schon alles.
Die Formel gilt nicht nur in der Kernphysik, sondern überall. Man kann damit z.B. ausrechnen, daß eine Batterie beim Aufladen etwas schwerer wird. Nur ist diese Massenzunahme so klein, daß man sie auch mit der besten Präzisionswaage nicht bemerken würde.
In der Kernphysik hat man es jedoch mit Energien zu tun, die so groß sind, daß sie sich auf der Waage bemerkbar machen. Das ist vielleicht der Grund, warum oft Leute auf die Idee kommen, daß es zwischen E=m*c^2 und der Kernphysik einen speziellen Zusammenhang gäbe. Den gibt es aber nicht. Die Kernphysik ist einfach nur ein Gebiet, wo die Formel praktische Anwendung findet. (Stichwort: Massendefekt.)
Oft wird gesagt, bei der Kernspaltung würde "Masse in Energie umgewandelt". Das ist ein Mißverständnis. Masse und Energie sind nichts als zwei verschiedene Betrachtungsweisen für ein- und dieselbe Sache.
Schau mal hier:
https://de.wikipedia.org/wiki/Äquivalenz_von_Masse_und_Energie (Abschnitt: Überblick und Beispiele)
https://www.einstein-online.info/spotlight/atombombe/
Hier wird vorgerechnet, wie man aus der Masse vor und nach der Spaltung eines Urankerns die Energie berechnet, die dabei frei wird:
https://physikunterricht-online.de/jahrgang-12/kernspaltung/
Und wenn Du magst, schau Dir den Walt-Disney-Film 'Unser Feund das Atom' an. Er gibt eine schöne Zusammenfassung der Forschungsgeschichte von den alten Griechen bis zum Atomkraftwerk.
Der Film ist von 1957. Wo er, wie damals üblich, von den Wundern des Atomzeitalters schwärmt, ist er naiv, und wo es um die Atombombe geht, ist er nicht ehrlich. Aber man kann einiges lernen.
https://www.youtube.com/watch?v=aQg1sY5H_II
Ab 19:00 geht es um die Radioaktivität und den Atomkern. Ab 20:50 kommt dann Einstein und seine Formel. (Nicht wundern über die im Film gezeigte Zahl 34596000000 – da wurde c^2 mit Meilen pro Sekunde gerechnet.)
Bei kernphysikalischen Prozessen kann die abgegebene Energie auf Grund der Massendifferenz zwischen Ausgangszustand und Endzustand mit Hilfe der relativistischen Formel Energie = Masse * Lichtgeschwindigkeit^2 ( E = m * c^2) berechnet werden.
Umgekehrt: Die Massendifferenz braucht man nicht berechnen, denn sie ist leicht messbar und war der Chemie längst bekannt. Berechnen kann man aus ihr über E = m * c^2 nun die umgesetzte Energie, und die Größenordnung dieser Energie überstieg alles, was man bis dahin kannte. Dies war es, was bald den Gedanken wachrief, auf der Basis von Kernreaktionen Kraftwerke und Bomben zu bauen.
Also könnte jemand bitte mir verständlich erklären, was die Formel E=m*c^2 für einen Zusammenhang mit der Kernphysik bzw. Radioaktivität hat und was die Formel bei der Kernphysik geholfen hat? Ich bin verzweifelt
Hatte bis jetzt in jedem Test eine 5, weil ich nichts verstehe
Vielleicht hilft dir der folgende Link weiter.
https://www.leifiphysik.de/kern-teilchenphysik/kernreaktionen
So umfangreiche Erklärungen wie bei Leifi kann ich hier nicht geben.
Der Link ist beschädigt. (Das 'n' am Ende wurde nicht Teil des Links , merkwürdig.)
Hier bleibt er nun hoffentlich intakt:
https://www.leifiphysik.de/kern-teilchenphysik/kernreaktionen
Alles, einfach alles. Schon um die Eigenschaften der schweren Elemente (f-Elemente), zum Beispiel Blei zu erklären ( inert pair effect, Lanthanoidenkontraktion) braucht man die Relativitätstheorie.
Okay, dann ein anderes Beispiel:
Die Relativitätstheorie beschreibt eine Äquivalenz zwischen (Bindungs-)Energie und Masse. Ich setze der Einfachheit halber den Impuls = 0:
E = mc^2
Quark-Bindungen haben ganz ganz viel Energie, also auch ganz viel Masse. So viel Masse, dass tatsächlich der Großteil der Atommasse auf den Quarkbindungen beruht und nicht etwa auf der Ruhemasse der Kernbausteine.
Also könnte jemand bitte mir verständlich erklären, was die Formel E=m*c^2 für einen Zusammenhang mit der Kernphysik bzw. Radioaktivität hat und was die Formel bei der Kernphysik geholfen hat? Ich bin verzweifelt
Hatte bis jetzt in jedem Test eine 5, weil ich nichts verstehe
Danke aber was bringt es jetzt wenn man den jetzt die Massendifferenz berechnen kann