Frage von Justin17407, 21

Wie sind die Bedingungen für Kernfusion?

In der Sonne herrschen Bedingungen von 15 Millionen Grad und einem Druck von 200 Milliarden Bar, dennoch wären diese Bedingungen nicht ausreichend, sondern funktionieren nur mit Hilfe des Tunneleffektes;

desweiteren, heißt es laut Wikipedia ein Druck eines Zehntels des Drucks der Sonne würde bereits reichen, aber dann müsste man das ja mit immensen Temperaturen kompensieren,

ABER auf der Erde kommen wir nicht an solch einen Druck heran, jedoch funktioniert es bereits wenn wir das Plasma auf 100 Millionen Grad erhitzen,

Wie muss ich das verstehen?

Wie sind DIE Bedingungen, die ich mindestens von beiden bräuchte? Ich weiß, dass das schwer zu sagen ist, vor allem da je nach dem von welchem man weniger hat, man das mit dem anderem ausgleichen könnte, trotzdem bitte ich um Antworten

Expertenantwort
von Hamburger02, Community-Experte für Physik, 13

Dass Zustandsänderungen nicht alleine von Druck oder Temperatur, sondern von einer Kombination aus beiden abhängen, kommt in der Physik häufig vor. Bestes Beispiel ist die Dampfdruckkurve von Wasser.

Beim Tunneleffekt ist es ähnlich. Zur Verdeutlichung ein hinkendes Beispiel. Wenn du versuchst, zwei sehr starke Stabmagnete mit demselben Pol zusammenzubringen, bekommst du Schwierigkeiten. Das sind die selben Schwierigkeiten, wie zwei Protonen so dicht zusammenzubringen, dass sie miteinander reagieren.

Du musst sehr viel Schwung haben, damit sich die Enden berühren. Wahrscheinlich bist du nicht schnell genug, weil die Enden seitlich ausweichen und aneinander vorbeischießen. Irgendwann könntest du es aber schaffen, wenn du schnell genug bist. Das entspricht der Temperatur, denn die ist ein Maß für die kinetische Energie der Teilchen. Je höher die Temperatur, um so schneller die Teilchen.

Du brauchst nicht ganz so viel Schwung, wenn du eine seitliche Führung hast, die das Ausweichen verhindert. Je stärker die seitliche Führung, umso weniger kann der Magnet ausweichen und umso weniger Schwung brauchst du. Im Plasma müssen das andere Teilchen erledigen. Je höher der Druck, umso höher die Dichte und umso mehr andere Teilchen befinden sich in der Nachbarschaft, die ein Ausweichen verhindern.

Die Sonne macht es sozusagen mit seitlicher Führung, die Menschen machen es mit viel Schwung. Aber immer geht es darum, 2 Protonen so heftig und zentral aufeinander krachen zu lassen, dass sie sich vereinigen müssen.

Antwort
von ThomasJNewton, 7

Die Welt funktioniert nicht "eigentlich", der Tunneleffekt ist Teil dieser Welt.

Und Sterne funktionieren schon nach bestimmten Gesetzen.
Wenn sich der Kern eines entstehenden Sternes so weit verdichtet und erhitzt hat, dass die Kernfusion einsetzt, sorgt die entstehende Wärme dafür, dass die weitere Verdichtung (und damit Erhitzung) gestoppt wird.
So bleibt der Stern stabil, solange er Wasserstoff fusioniert. Und wird nicht wirklich instabil, wenn der Wasserstoff verbraucht ist, nur größer.
Und in den letzten Stadien geht alles sehr schnell.

Im Übrigen ist die Energie"produktion", wie jemand das mal bezeichnet hat, "lausig".
Nicht größer als der Energieverbrauch einer Wohnung, pro Volumen gerechnet.
Und deutlich geringer als die Energieproduktion z.B. eines Menschen, pro Volumen.

Man kann halt die Dimensionen der Sonne nicht gefühlsmäßig abschätzen.

Und eine so geringe/diffuse Energie kann man schlecht nutzen, das wäre so, also würdest du dir Pelletier-Elemente umschnallen, oder über deinem Aschenbecher ein Windrad anbringen.

Daher muss man schon etwas mehr Leistung pro Raum erzeugen, und das geht nur durch höhere Temperaturen.
Temperaturen, die natürlich in einem Stern nicht möglich sind, weil er dann zerplatzte.

Technik ist halt was anderes als Wissenschaft.

Antwort
von rumar, 15

Als einer, der nebst Mathematik auch Physik studiert hat, würde ich mal sagen, dass dies Prozesse sind, die man nicht mittels Dreisatzrechnungen beschreiben und verstehen kann.

Willst du es wirklich verstehen, dann studiere Physik !

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