Donnerstag, 11. September 2008

Masse vs. Energie

Kernfusion – Wikipedia: "Ist die Masse der bei der Fusion entstandenen Kerne/Teilchen geringer als die Summe der Masse der Ausgangskerne, wird die Massendifferenz (der sogenannte Massendefekt) nach der Einsteinschen Masse-Energie-Äquivalenzformel E=m·c2 in Form von Energie frei (als kinetische Energie der Reaktionsprodukte und als Strahlungsenergie). Solche exothermen Fusionsreaktionen sind nur im Gebiet der leichten Kerne möglich, da die Bindungsenergie pro Nukleon mit steigender Massenzahl bis hin zum Element Eisen (58Fe) zunimmt. Ein starkes lokales Maximum hat sie beim Nuklid Helium-4. Die für die Fusionsenergiegewinnung günstigsten Reaktionen (siehe Kernfusionsreaktor) erzeugen daher He-4. Im Bild oben ist die am leichtesten einzuleitende dieser Reaktionen, D + T → 4He + n, dargestellt."

http://de.wikipedia.org/wiki/Massenerhaltungssatz

Bei der Kernspaltung und bei der Kernfusion tritt der sogenannte Massendefekt auf, dass die anfängliche Summe der Kernmassen größer ist als die Summe der Massen der entstehenden Teilchen. Da sich an der Masse die Ruheenergie ablesen lässt, zeigt der Massendefekt, dass die entstehenden Teilchen in Ruhe weniger Energie als die anfänglichen Teilchen haben. Diese Energiedifferenz wird bei der Kernspaltung oder Kernfusion in Wärme und Strahlung umgewandelt, dabei ist die Energie erhalten, nicht aber die Masse.

Äquivalenz von Masse und Energie

Bei einem ruhenden Teilchen sind Masse und Energie äquivalent, das heißt, bis auf einen konstanten Faktor gleich. Aber allgemeiner, bei bewegten Teilchen, bezeichnen Masse und Energie Größen, die sich in mehr als in einem konstanten Faktor unterscheiden.

  • Die Energie E(v) eines Teilchens der Masse m, das sich mit Geschwindigkeit v, v
\ E(\mathbf{v})= \frac{m\,c^2}{\sqrt{1-\frac{\mathbf{v}^2}{c^2}}}\
und bezeichnet eine Erhaltungsgröße. In Stößen und anderen Teilchenreaktionen stimmt die Summe der anfänglichen Energien mit der Summe der späteren Energien überein.
  • Die hier auftretende Masse m hat einen festen, für das Teilchen charakteristischen Wert. Sie wurde historisch Ruhemasse genannt.

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