Wie viel wiegt ein Blitz?
In einem Zeitungsartikel meint ein Leserreporter, ein Blechpolizist blitze tonnenweise. Ich weiss, dass Strom ein Gewicht hat. Es wurde sogar schon einmal ein Gewicht für das Internet berechnet. Aber ein Lichtblitz?
Weiss jemand von Euch, was ein Lichtblitz wiegt? Wie viele Blitze braucht es, für eine Tonne Blitze?
Ich bin bei dieser Aufgabe überfordert.
9 Antworten
Das Licht selbst wiegt im Grunde nichts, da die Ruhemasse der Photonen 0 ist. Man kann natürlich die relativistische Rechnung m=E/c² heranziehen und wenn man die Photonenenergie einsetzt, würde sich für ein Photon die Masse m=h*f/c² ergeben. Allerdings ist das nur eine scheinbare Masse die ein exterener beobachter feststellen würde, für sich selbst gesehen wiegt ein Photon immer 0kg und damit hat das Licht kein Gewicht.
Selbst wenn das Photon etwas wiegen würde könnte man die Antwort nicht berechnen, weil man nicht weiß wie viele Photonen ausgesendet werden.
Sofern du dich nicht auf den Lichtblitz sondern auf den Strom beziehst musst du zunächst die Elektronendichte des Blitzes bestimmen.
Diese lässt sich über die Stromdichte berechnen:
J=n*e*v => n=J/(e*v)
für J gilt zudem J = I/A und damit
n=I/(A*e*v)
A ist die Querschnittsfläche, e ist die Elementarladung und v ist die mittlere Driftgeschwindigkeit der Elektronen.
Über die Elektronendichte kann man jetzt auf die Massedichte des Stromes schließen über rho=n*me.
Wenn man das noch mit dem Blitzvolumen multipliziert kommt man auf das Gewicht:
m=I*me*V/(A*e*v)
sofern der Blitz gerade ist gilt außerdem V=A*h und damit
m=I*me*h/(e*v)
In dieser Formel sind jetzt allerdings so viele Annahmen, dass sie quasi auf keinen echten Blitz zutrifft.
Denn der Blitz müsste gerade sein, die Stromdichte müsste konstant über den kompletten Querschnitt sein, die Driftgeschwindigkeit müsste über den Querschnitt konstant sein (was bei einem Plasma auch nicht der Fall ist). Außerdem darf der Blitz in dem Fall nur aus Elektronen bestehen.
btw wenn man die Elektronendichte des Blitzes kennt folgt die wesentlich einfachere Formel:
m=n*V*me
also es haben nur Protonen Masse aber im Blitz sind nur Elektronen das bedeuted ich i am the one who knocks
Masse proton: 1,672 621 898(21) · 10−27[2]kg
Hab beim Elektron was falsch kopiert: es sind 9,109 383 7015(28) * 10 hoch -31
Ist nur ein faktor von 10 000 unterschied. (nicht mal. Eigentlich fast nur faktor 1000)
Nach deiner logik hätten ameisen keine masse weil ein mensch eine million mal mehr wiegt wie eine ameise.
Der unterschied zwischen mensch und ameise ist 100 mal größer als der zwischen proton und elektron.
Elektronen haben eine Masse, zwar eine sehr kleine aber sie haben eine und ja die spielt auch in einigen Gebieten in der Physik eine Rolle, also die vereinfachung Elektronen seien Massefrei stimmt nicht!
mein lehrer prof. lanwalner sagt die seien masse frei und der hat ja schließlich physik studiert hahaha
Die sind quasi Massefrei im Vergleich zu anderen Teilchen und nicht wirklich Massefrei.
Und ich hab ja auch schließlich Elektrotechnik studiert, was im Grunde nichts anderes als die Physik von solchen Phänomenen ist.
Ein blitz hat etwa das Masse equivalent von 0,000001g
Was bedeutet wenn wir 0,0000005g Materie und 0,000005 gramm antimaterie zusammenführen würden. würden wir soviel energie wie ein blitz bekommen.
Wieviele blitze bräuchte man nun um eine Tonne an materie zu erzeugen. (Angenommen wir könnten ohne verlust die energie in Materie/Antimaterie umwandeln)
1.062.358.367.302 Blitze Bräuchte man im Schnitt.
https://rechneronline.de/spektrum/masse-energie.php
Direkte umrechnung.
https://www.google.com/search?client=firefox-b-d&q=leistung+blitz
Diesen durchschnittlichen leistunsgwert benutzt.
Anschließend mit dem rechner die tonne in Kwh umgerechnet und durch die leistung des blitzes geteilt.
Und hier noch ein nettes rätsel zum thema:
Ein proton hat eine masse von: 1,007 276 u (u Die Atomare Masse einheit. 1u = 1/12 von einem C12 Kohlenstoff isotop.)
Ein Elektron hat eine masse von: 0,0005485 u
Macht zusammen: 1,0078245 u
Ein Wasserstoff atom besteht aus einem Proton und einem Elektron und wiegt ca. 1,008 u (1,00784–1,00811 u)
Wo kommen die 0,0002 u masse her?
masse ist energie
nen blitz ist ja eig nur elektronen oder? wenn du mir sagen kannst wie viel elektronen da drinne sind
ja ja stimmt schon aber man kann nur weil Masse zum Quadrat Energie ist noch lange nicht berechnen wie viel Gramm 1 Ampere hat oder so
Imgrunde schon. Jetzt nicht unbedingt wieviel ein Ampere hat. Aber wieviel eien AmpereStunde hat. Oder eine Kilowattstunde. Dies sind einheiten der energie.
Nun könnte man errechnen wieviel Masse die gleiche menge an energie hat. bzw. was die wirkung dieser masse auf den raum ist.
Aufpassen bei dieser Relation E=mc² betrifft in diesem Fall nur die Elektrische Energie. Die Elektrische Energie wird aber aus dem Elektrischen und Magnetischen Feld gebildet, die Elektronen selbst tragen mit ihrer Masse nicht zur Energie des Elektrischen Feldes bei.
Zudem muss man beachten, dass die Photoen welche ja die Austauschteilchen des Elektromagnetischen Feldes sind wirklich Massefrei sind. E=mc² gilt hier nur bedingt, nämlich als eine Relation die beschreibt wie ein externer Beobachter den Photonen eine Masse zuordnen will für sich selbst sind die Photonen aber immer Massefrei.
Diese Relation würde auch aus dem Impuls eines Photons folgen wenn hier p=c*m gelten würde.
Mist. Stimmt das habe ich gar nicht bedacht. Die leistung eines blitzes kommt ja aus der bewegung der elektronen. und nicht den elektronen selbst. Wow. Böser denkfehler meinerseits.
Kann man so betrachten sauberer ist es aber die Energie im Elektromagnetismus gar nicht über die Elektronenbewegung zu definieren, immerhin ist die mittlere Geschwindigkeit der Elektronen in Kupfer nur im um/s Bereich, makroskopisch betrachtet ist die Kinetische Energie der Elektronen somit faktisch 0. Mikroskopisch betrachtet ist aufgrund der Blochoszillationen die kinetische Energie schon höher, aber einfacher ist es die Elektronen komplett aus der Gleichung zu nehmen und die elektromagnetische Energieflussdichte rein übers Feld zu definieren und mit dem Poyntingvektor zu rechnen.
ich sag es nochmal: ein blitz hat kein gewicht
denn gewicht ist nicht masse, aber energie ist masse zum quadrat kann man hier nicht anwenden, das ist etwas kompliziert aber fakt ist Blitze wiegen nichts
Masse eines Elektrons: 7015(28) · 10−31 kg