Was würde passieren wenn man eine Kugel aus reinem Natrium (100 km Durchmesser) in den Atlantik rollen würde?

Die Kugel besäße ein Volumen von 5,2 mal 10 hoch 14 Kubikmeter. Eine derart große Masse besäße fallend eine unvorstellbar hohe kinetische Energie und ein Eindringen in den Ozean würde daher alleine aufgrund der hohen Masse sehr viel Energie freisetzen. Hier würde es wohl einen großen Unterschied machen, ob die Kugel wirklich in den Ozean stürzt, oder ob sie einfach im Ozean erscheint.

Zudem wäre dies genügend Natrium, um in den Ozeanen eine wesentliche Konzentration von Natronlauge aufzubauen. In der Realität würde das unmittelbar die Kugel umgebende Wasser aber wohl einfach verdampfen und Natronlauge und Natriumbrocken in die Atmosphäre schleudern.

Dann sollte man noch bedenken, dass das Verhältnis zwischen Oberfläche und Masse der Kugel bei einer derart großen Kugel sehr gering wäre und die Kontaktfläche zum Wasser wäre "relativ" klein. Ich könnte mir daher vorstellen, dass die freiwerdende Energie nicht dazu ausreicht die Kugel in Bewegung zu versetzen, wie man das von kleinen Natriumstücken kennt, die förmlich über das Wasser springen.

Also ich denke unmittelbar beim Eintreffen würde eine enorme Hitzeentwicklung einsetzen, große Natronlauge-Schwaden würden zu einer globalen Kälte führen und langfristig würden die Meere immer alkalischer werden bis irgendwann praktisch kein Leben möglich ist.

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Bearbeitungsvermerk 13.07: Falsche Zahlenbeispiele entfernt.

Das wären ca. 4⋅10¹⁸ kg Natrium, wenn ich mich nicht verrechnet habe, entspre­chend 1.8⋅10²⁰ mol. Auf der ganzen Erde sollte es ca. 7⋅10²⁰ kg Natrium geben, also ist so eine Kugel zumindest theoretisch vorstellbar (man müßte dazu aber einen merklichen Teil der Erdkruste aufarbeiten).

Bei der Reaktion von Na mit Wasser wird viel Energie frei:

Na + H₂O ⟶ ½ H₂ + NaOH               ΔH=143 kJ/mol

Für unsere Natriummenge würde das ≈2.5⋅10²⁵ J Reaktionsenergie ergeben; das liegt grob im Bereich der Energie, die beim Aufschlag des Asteroiden freiwurde, der damals die Dinosaurier dezimierte. Auch wenn der Schädigungsmechanismus für die beiden Ereignisse verschieden ist, vermute ich dann doch, daß das für eine sehr ernsthafte ökologi­sche Katastrophe ausreicht — regional müssen die Verwüstungen abenteuer­lich sein, aber auch global wird es unangenehm, wenn riesige Mengen NaOH-Aerosol durch die Atmo­sphäre wabern.

Der ganze Atlantik hat ca. 3.5⋅10⁸ km³ Volumen, das sind 3.5⋅10¹⁷ m³ bzw. 3.5⋅10²⁰ l. Daraus folgt zweierlei:

• Der Atlantik würde sich in eine ca. 0.5 mol/l NaOH verwandeln (pH=13.7); selbst durch Verdünnung mit den anderen Ozeangewässern würde der pH über 13 blei­ben. Kein Tier kann das überleben, ich glaube selbst Bakterien wären damit über­fordert. Die Ozeane wären also vollkommen sterilisiert.
• Die Energiemenge reicht theoretisch aus, den ganzen Atlantik um ca. 17 K zu er­wär­men, in der Praxis wird es wohl wesentlich weniger sein, weil eine Menge En­ergie in die Atmosphäre entflieht und der Atlantik durch Wasseraustausch mit den anderen Ozeanen gekühlt wird.
• Was das alles mit dem Klima macht, weiß ich nicht, und will ich mir auch nicht vorstellen.
• Ich habe das jetzt nur ganz schlampig heruntergerechnet und besitze auch keine Intuition, die mir sagt, wie gut ich damit liege. Rechenfehler sind also durchaus möglich und können bei solchen Aufgaben gleich viele Zehnerpotenzen betreffen. Caveat emptor.

This ain't no technological breakdown

Oh no, this is the road to Hell (Chris Rea).

Alleine die kinetische Energie, translatorisch und rotatorisch, die das Kügelchen mitbringt, wenn es gemächlich im Schritttempo dahinrollt, beträgt etwa 10¹⁷ Joule. Das entspricht ungefähr der Energie von zehntausenden der Atombombe auf Hiroshima. Und wenn es dann an einer Steilküste 100 m runter ins Wasser plumpst, ist die freiwerdende potentielle Energie rund 5 * 10²⁰ Joule (ca. 119 Gt TNT = 1000 Zar-Wasserstoffbomben). Das ist nur die Mechanik. Die Chemie ist dann noch einmal heftiger. Es entstehen riesige Mengen an Wasserstoff, die sich vermutlich durch die enorme Reaktionswärme entzünden werden und dabei explosionsartig verbrennen. Das Wasser verkocht und reißt die entstandene Natronlauge als Aerosol in die Atmosphäre. Die Thermodynamik hat Indiachinacook ja bereits beantwortet. Und wenn man das Szenario zu Ende durchspielt, wird vermutlich auf der Erde nichts mehr so sein, wie es war.

Es gibt allerdings die tröstliche Nachricht, dass man diese wahnsinnigen Energiemengen erst einmal aufbringen müsste, um diese Menge an elementarem Natrium zu erzeugen. Oder op jot Kölsch: vun nix, kütt nix!

Was soll schon passieren?

Das Natrium reagiert an der Oberfläche der Kugel mit dem Wasser in der hinlänglich bekannten weise.

Ganz offensichtlich erwartest du ein Mega-Spektakel, aber noch viel offensichtlicher hast du in Mathe nicht aufgepasst, denn die Kugel ist jene Form, die den größten Inhalt bei kleinster Fläche darstellt. Du hättest also mühsam die gesamten Natriumvorkommen der Erde aufgearbeitet und es dann am Ende auf allerhöchstem Niveau verkackt. ;-)

m.f.G.

anwesende

Eine andere Frage, die mindestens genauso dringend der Klärung bedarf: Was passiert , wenn ich mir ein Loch ins Knie bohre und Quecksilber reinschütte ?