Frage von Nini040301, 67

Brauche Hilfe mit Phsikaufgabe Kernmaterie & Proton?

Hallo Leute, ich brauche dringend Hilfe mit meinen Physik Aufgaben, da meine Lehrerin uns Aufgaben aufgeben hat über ein Thema, dass wir noch nicht behandelt haben 😞und ich mir schon seit Stunden den Kopf darüber zerbreche😒 Die Aufgabe lautet folgendermaßen: Der Radius eines Protons ist 1,4×10^-15m a) Die Dichte von Kernmaterie ist etwa gleich der Dichte eines Protons. Erläutere diesen Sachverhalt b)Welche Masse hat 1cm^3 Kernmaterie? c) Neutronensterne haben etwa die Dichte reiner Kernmaterie und im Mittel einem Radius von 10km. Berechne die Größenordnung der Masse eines Neutronensterns. PS ich weiß noch nicht mal was Kernmaterie überhaupt ist

Danke im Voraus

Antwort
von Geograph, 26

Atomkerne bestehen aus Protonen und Neutronen, die etwa gleichgroß sind und die gleiche Masse haben. Mit Kernmaterial sind nur Atomkerne gemeint.

Der Radius eines Protons ist r = 1,4×10^(-15) m,  
seine  Masse ca. m = 1,67 x 10^(-27) kg
( https://de.wikipedia.org/wiki/Proton )

Das Volumen eines Protons ist  dann
V = 4/3 • π • r³ = 1,494 • 10^(-44) m³

1cm³ (=1 • 10^(-6) m³) Kernmaterial enthält 
N = 1 • 10^(-6) m³ / (1,494 • 10^(-44) m³) = 8,7 • 10^(37)
(Protonen + Neutronen)

1cm³ Kernmaterial hat dann die Masse 
M =  N • m = 8,7 • 10^(37) •1,6726 x 10^(-27) kg  = 1,4 • 10^11 kg

Ein Neutronenstern mit dem Radius 10km enthält 4,2  • 10^18 cm³ und hat eine Masse von 6  • 10^29 kg, das ist etwa das 100000-fache der Erdmasse (Die Erde hat eine Masse von 6,0  • 10^24 kg und einen Radius von 6300km)

Keine Garantie für ohne Rechenfehler

 

Antwort
von ausdertonne, 25

Materie die aus Atomen zusammengesetzt ist besteht im wesentlichen aus leerem Raum. Denn der Radius der Elektronenwolke liegt in der Größenordnung 10^-10 m, während der Kern auf einen Radius von ca 10^-15 m konzentriert ist.

Dazwischen sind also 5 Größenornungen mit - nichts

Deshalb spricht man von Kernmaterie, wenn man auf die extrem hohe Dichte anspielen will, die sich ergibt, wenn man die Leere im Atom weglässt.

Neutronensterne sind makroskopische Objekte, die tatsächlich so dicht sind, also faktisch aus Kernmaterie bestehen. Daher ist ein Neutronenstern mit Radius 10 km extrem massereich.

Die Aufgaben kannst du lösen, wenn du Protenenradius und Protonenmasse aus der Literatur entnimmst, von kugelförmigen Protonen und Sternen ausgehst und die Dichte als Masse/Volumen berechnest.

Antwort
von Usedefault, 27

Es ist nur angegeben, welchen Radius ein Proton hat.

Um zu wissen, wie viel Masse ein ccm Atomkern hat, braucht man m. E. die Masse von einem einzelnen Proton, sowie die Dichte der Protonen im Kern.

Ein Proton besitzt lt. Wikipedia 1,672 621 898(21) · 10−27kg.

Nun muss man noch wissen, wie viele Protonen in 1 ccm Platz haben. Dazu braucht man die Protonendichte und sicher auch bestimmte mathematische Formeln, da das Proton ja kugelförmig ist, glaube ich.

Antwort
von Reggid, 30

und was ist dein problem bei b) und c)? dafür musst du nichtmal wissen was "kernmaterie" ist.

mit "kernmaterie" sind hier einfach atomkerne gemeint.

hinweis zu a): atomkerne bestehen aus protonen und neutronen (die gleich groß und schwer sind wie protonen). 

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