Wieso bewegen sich Elektronen?
Im Prinzip kann man ein Atom ja als geschlossenes System betrachten, jetzt ist aber das Problem, dass die Bewegung der Elektronen eine Wirkung zeigt, schon die Van-Der-Waals Kräfte kommen ja durch diese zustande, und wie ich mich so erinnere, kommt durch diese ja die Bewegung von unpolaren Molekülen im Zustand eines Gases zustande, also hat die Wirkung auch eine nicht unerhebliche Kraft, denn sie wirkt ja auf Masse.
Aber wieso bewegen sich jetzt die Elektronen und wieso in halbwegs zufälligen "Bahnen"?
Und woher kommt die Energie für die Wirkung, wenn man auch die Wechselwirkung von zwei solchen Molekülen, wie zum Beispiel Methan, in einem praktisch ziemlich gut abgeschotteten System betrachten kann?
4 Antworten
Das Verhalten von Elektronen im Atom lässt sich nicht mehr "klassisch" beschreiben (winzige Klumpen auf definierten Bahnen), sondern nur noch mit der Quantenmechanik - und hier bewegen sich die Elektronen nicht, sondern "halten sich auf", und zwar in jedem Bereich mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit.
Selbst im Grundzustand (energieärmster möglicher Zustand) gibt es "Quantenfluktuationen", sogar im Vakuum. Je größer die Zeiträume und Abstände, desto genauer mitteln sich diese Fluktuationen heraus. Innerhalb von Zeiträumen, die nicht viel länger sind als ein Umlauf eines (angenommenen) "klassischen" Elektrons um den Kern und Strecken, die nicht viel größer sind als der "Durchmesser" eines Atoms, merkt man die Fluktuationen dann doch deutlich.
Nach der Heisenbergschen Unschärferelation lassen sich Größen, deren Produkt eine "Wirkung" ist, nicht gleichzeitig genau bestimmen (nicht verwirren lassen, habe die Links der Vollständigkeit halber zugefügt). Das Merkwürdigste hieran ist, dass die Natur anscheinend selbst nicht "weiß", welches die genauen Werte sind, und das erst entscheidet, wenn man nach einem der Werte "fragt".
Was die Energie für diese Wechselwirkung betrifft, brauchen wir die Unschärferelation für Energie und Zeit. Je kürzer die Zeit, desto größer können auch die Energieschwankungen sein. Manche Leute beschreiben das so, dass man sich ein wenig Energie "borgen" kann, solange man sie rechtzeitig "zurückgibt". Aber diese "geborgte" Energie reicht für Wechselwirkungen aus.
Meinst Du die Elektronen-Bewegung, die wir "Strom" nennen?
In einem elektrischen Leiter bewegen sich die freien Elektronen deshalb, weil die angelegte Spannung im Leiter ein elektrisches Feld erzeugt, welches eine Kraft auf die Elektronen ausübt und damit eine Bewegung in eine bestimmte Richtiung auslöst.
Also: Ein Strom ist immer die Folge einer angelegten Spannung - niemals andersrum!
Es gibt in der Realtät also keine Stromquellen - nur Spannungsquellen!
(Obwohl man bei der Berechnung mit der Formel U=I*R oft so tut, als ob die Spannung an einem Widerstand die Folge des fließenden Stromes wäre, was physikalisch aber falsch ist)
nun ja, du schmeißt da ein paar Sachen hemmungslos durcheinander, die nichts miteinander zu tun haben.
zunächst einmal macht es keinen Sinn, etwas als geschlossenes System zu betrachten, wenn man im nächsten Moment eine Wechselwirkung mit etwas außerhalb dieses Systems betrachten will.
VdW Kräfte sind zwischenmolekulare Kräfte, die auf Anziehung oder Abstoßung von unterschiedlichen oder gleichen Ladungen beruhen.
Der zweite Teil deiner Frage zu den Elektronen basiert auf einem stark vereinfachten Bild der Elektronen. Googel mal "Dualismus Teilchen/Welle"
m.f.G.
anwesende
Elektronen bewegen sich in Atomen aufgrund der elektrostatischen Anziehung zum positiven Atomkern und ihrer eigenen kinetischen Energie, die sie vom Kern wegschleudert. Diese Bewegung ist nicht zufällig, sondern folgt den Regeln der Quantenmechanik und führt zu den bekannten Orbitalen, in denen sich Elektronen aufhalten. Die Van-der-Waals-Kräfte, die durch diese Bewegungen entstehen, wirken auch in abgeschlossenen Systemen, da die Energie für diese Wechselwirkungen durch die Bewegung der Elektronen selbst bereitgestellt wird.
Elektronen bewegen sich nicht, wenn sie an einen Kern gebunden sind. Gar nicht. Sie halten sich in den Orbitalen auf, fliegen aber nicht herum.