Warum wird bei einer Kernspaltung so viel Energie freigesetzt?
Also man spaltet etwas, dass mit einer ungeheuren Kraft zusammengehalten wird.
Die Energie, die dabei entfesselt wird, beschleunigt die einzelnen Teile des gespaltenen Atomkerns auf Lichtgeschwindigkeit, was bei der Kollision mit anderen Atomen eine Kettenreaktion verursacht. Da diese Teilchen x-mal mehr Masse besitzen als Photonen, wird durch die Beschleunigung noch mehr Energie freigesetzt. E=mc^2
Woher kommt jedoch die Kraft, die solche Kerne im kleinsten Raum zusammenhält und warum wird dabei so viel Energie freigesetzt, wenn man diese Kraft durchtrennt?
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5 Antworten
weil die freigesetzte Energie nicht "erzeugt" wird, sondern schon drin ist in den schweren Atomkernen: diese waren nicht immer schwere Atomkerne, sondern wurden es, unter Aufwand enorm großer Energiemengen. Weil schließlich will sich ja kein Proton freiwillig in die Nähe eines anderen Protons begeben, sondern muß dorthin gezwungen werden.
Damit ist der Energieaufwand, um die Protonen zunächst zusammenzubringen, in den schweren Atomkernen quasi gespeichert - und durch Spaltung wird diese wieder freigesetzt.
Um das zu verbildlichen: klebe mit Sekundenkleber zwei gleiche Pole zweier Magnete zusammen - die wirst du mit beträchtlichem Kraftaufwand erst soweit bringen müssen, um sich zu berühren. Der Sekundenkleber kann die dann zusammenhalten. Schießt du nun ein sekundenkleber-lösendes Neutron in die Magneten, fliegen die unter Freisetzung der von dir investierten Kraft wieder auseinander.
die starke Wechselwirkung ist das, was Kerne zusammenhält. Die Spaltprodukte haben in Summe weniger Masse als der Ausgangsstoff, daher kommt die freiwerdende Energie. Und die Teile werden nicht auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt, da sie Ruhemasse haben.
Letztlich ist der Massendefekt verantwortlich, also die Massendifferenz zwischen Ausgangsatom und Spaltprodukten. Dieser wiederum kommt zustande, weil die Energie, die die Kerne zusammenhält, in den Produkten eben doch höher (genau genommen: niedriger) ist. Die energieärmsten sind um das Eisen herum, was größer ist, kann unter Energiefreisetzung gespalten werden (in der Praxis erst bei extrem großen Atomen), was kleiner ist, unter Energiefreisetzung fusioniert.
Die Kernkraft (starke Wechselwirkung) ist wesentlich stärker als z.B. die Gravitationswechselwirkung oder die elektromagnetische Wechselwirkung. Sie muss gleich geladene Teilchen in einer dichten Packung zusammenhalten obwohl sich diese abstoßen müsste.
E = m x c²;