Energieformen bei Kernspaltung?
Hallo!
Ich komme leider bei einer Physikhausaufgabe gar nicht weiter! Ich habe schon vieles versucht es aber nicht verstehen können. Mir ist bewusst, dass Gutefragenet kein Hausaufgabenportal ist, jedoch bin ich nunmal auf Hilfe angewiesen.
Wie sieht es damit aus? Bitte beachtet auch das angehängte Bild!
3 Antworten
Viel kann man ja nicht erkennen. Jedenfalls würde ich aber als Ausgangsform der Energie immer auf Bindungsenergie tippen, und die wird beim Zerfall und auch bei der Fission in kinetische und elektromagnetische Energie umgewandelt (die genau genommen auch kinetische ist, wenn man das Photon (γ-Quant) als Teilchen mit einer kinetischen Energie ħω betrachtet).
Kernspaltung findet meist nicht spontan statt, sondern wird meist durch Neutronen ausgelöst, die sich an den Kern anlagern und ihn verändern und einen angeregten Atomkern mit einem Neutron mehr aus ihm machen, der so instabil ist, das er in zwei ungefähr gleich große Teile zerfällt und verhältnismäßig viel von seiner Bindungsenergie freisetzt.
Letztendlich wird aus der Energie Wärme, nämlich dadurch, dass die γ-Strahlung absorbiert wird und die Kernbruchstücke ihre Energie weitergeben. Letztlich ist Wärme auch kinetische Energie, und zwar ungeordnete. In Kernkraftwerken ist es diese Wärme, die genutzt wird, bei Atombomben ist das dasselbe. Der große Knall verdankt seine Wucht der extremen Temperatur, die er kurzzeitig erzeugt.
Also wenn es um den Begriff innerhalb der "reinen Lehre" geht, ist "Thermodynamik" von H. D. Baehr das verbindliche Standardwerk.
Dort steht auf S. 369:
"...
Diese Exergie stammt aus den auf der Erde vorhandenen Exergiequellen; dies sind vor allem die fossilen und nuklearen Brennstoffe, deren chemische Bindungsenergie bzw. deren nukleare Energie in mechanische bzw. elektrische Energie umzuwandeln ist. Weitere Exergiequellen sind die Wasserkräfte, deren potentielle Energie ausgenutzt wird, und in geringerem Maße (1973) die kinetische Energie des Windes sowie die der Erde zugestrahlte Sonnenenergie. ......"
Korrekt wäre also der Begriff "nukleare Energie".
Noch eine kleine Ergänzung:
"nukleare Energie" ist der Begriff innerhalb der reinen Lehre der Thermodynamik.
"Kernenergie" ist der deutsche Begriff, der in der technischen Praxis dafür verwendet wird, siehe hier:
https://kernenergie.technology/was-ist-kernenergie
Mit „Kernenergie” ist in diesem Fall Kernbindungsenergie gemeint.
Protonen und Neutronen werden durch die sogenannte Kernkraft, eine Art Van-der-Waals'schen Ausläufer der Starken Wechselwirkung, zusammen gehalten. Die Energie, die sie brauchen, um sich voneinander so weit zu entfernen, getrennt werden, ist die Bindungsenergie. Als solche ist sie eigentlich negativ, d.h. ein Atomkern enthält weniger Energie als die Protonen und Neutronen, aus denen er besteht. Deshalb wird bei der Fusion leichter Kerne Energie frei.
Bei Kernen mit mehr Protonen und Neutronen als ⁵⁶Fe (Eisen 56) ist die Bindungsenergie und damit das Energiedefizit relativ zum ungebundenen Zustand pro Nukleon ebenfalls geringer als beim Eisen, deshalb setzt auch die Spaltung schwerer Kerne Energie frei.
Kernenergie -> Strahlungsenergie / Innere Energie -> Wärme
Da wird Masse in Energie umgewandelt (e=m*c^2 ). Das Uran oder Plutonium wiegt mehr als die Summe der Spaltprodukte plus ein paar Neutronen. Der Masseverlust entspricht der Kernbindungsenergie, wird in Energie umgewandelt. Am Ende kommt Strahlungsenergie und Wärmeenergie raus.
Heißt es, dass ins erste Kästchen dann Bindungsenergie kommt? Da jemand anderes als erstes hier Kernenergie geschrieben hat.