Wie funktioniert der Massendefekt und die Bindungsenergie bei Kernfusion und Kernspaltung?
Hallo, bei der Kernfusion wird ja Energie freigesetzt wenn zwei Atomkerne fusionieren. Dabei haben der entstehende Atomkern und das andere freie Neutron das entsteht ja zusammen eine geringere Masse als die beiden Atomkerne davor, da die entstehenden Produkte ja eine höhere Bindungsenergie haben und somit nach E=mc² die Masse des Atomkerns und des freien Neutrons geringer sein muss. Da frage ich mich aber, woher kommt die freigesetzte Energie weil bei der Kernfusion ja auch Energie freigesetzt wird. Ist es so, dass wegen der niedrigeren Masse der Produkte sowohl Energie freigesetzt wird als auch die Bindungsenergie von den Produkten höher ist?
So ist es ja auch bei der Kernspaltung, wenn zwei Kerne gespalten werden ist die Bindungsenergie von den beiden enstehenden Kernen (und den freien Neutronen) höher aber es wird auch Energie freigesetzt weil die Masse geringer ist. Woher kommt diese freigesetzte Energie?
3 Antworten
Bindungsenergie ist gleichbedeutend mit Massenverlust, der schließlich zu nutzbarer Energie wird. Haben die gespaltenen bzw. fusionierten Kerne ihre Energie abgegeben (Masse verloren), ist ihre Bindeenergie größer, d.h. es müsste wieder Energie investiert werden, um den ursprünglichen Zustand zu erreichen.
Bei den schwersten Atomkernen (z.B. Uran) ist die Bindungsenergie deutlich kleiner als bei Kernen mit mittlerer Masse. Bei der Spaltung eines Urankerns in zwei Kerne mit mittlerer Masse ist daher die Bindungsenergie der leichteren Kerne größer, was zur Folge hat, dass Energie abgegeben wird.
Bei den leichten Atomkernen ist die Bindungsenergie der Wasserstoffisotope Deuterium und Tritium deutlich geringer als die des Heliumkerns. Die Verschmelzung von Deuterium und Tritium zu Helium ist daher ebenfalls mit einer Energiefreisetzung verbunden.
Kerne leichter als Eisen geben durch Fusion Energie ab, schwerere Kerne durch Kernspaltung und Zerfallen bis zum stabilen Eisen.
Ja, der Heliumkern ist ein wenig "leichter" als 4 Wasserstoffkerne, diese Masse wird zu Energie.
Schwere Kerne zerfallen unter Energieabgabe, bis sie stabil sind (was beim Eisen der Fall ist), dabei wird ein Teil Masse zu Energie.
Leichtere Kerne sind stabil, der Zusammenhalt ist stark. Also braucht es hier Energie, um sie weiter zu teilen. Darum liefern umgekehrt leichte Kerne beim Verschmelzen Energie, wobei ebenfalls ein Teil Masse zu Energie wird.
Die Bindungsenergie ist nicht gewonnene Energie, sondern quasi fehlende. Diese Energie müsste wieder zugeführt werden, um den Urzustand zu erhalten. Dadurch käme auch die fehlende Masse wieder dazu.
Ich hoffe, dass dir diese Erläuterungen bei der Arbeit helfen und wünsche viel Glück.
Die Bindungsenergie ist nicht etwa die Energie, die in einer Bindung steckt, sondern genau das Gegensätzliche - die Energiemenge, die benötigt wird, um die Bindung zu lösen.
Nach der Fusion/Spaltung wird die Bindungsenergie größer, d.h. es wird mehr Energie benötigt, um wieder zum Ausgangspunkt zurückzukehren. Und nach der Energieerhaltung wird genau diese Energie, die zusätzlich nach der Fusion/Spaltung zugeführt werden müsste, bei eben dieser abgegeben.
Hinweis: Normalerweise wird die Bindungsenrgie als die Energie normiert, die es erlaubt das gebundene Teilchen zu einem freien Teilchen zu machen. Das freie Teilchen hat die Bindungsenergie Null. Deshalb wird die Bindungsenergie häufig als negative Energie angegeben.
die bindungsenergie ist negativ.
Geht dann überhaupt Energie oder Masse bei der Kernfusion/Kernspaltung verloren? Weil die verlorene Masse ja durch die steigende Bindungsenergie ausgeglichen wird oder?