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Rund um Naturwissenschaft Neue Technologien, Physik, Chemie, Neue Energien, Tesla & Co ...

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Alt 18.12.2009, 20:23   #1
Nvidia
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Standard Entstehung der Element

Guten Tag,
ich hab mir jetzt schon einige Beiträge darüber gelesen,
aber ich hätte da noch eine paar Fragen
a) Also durch Fusion entsteht in "unserer" Sonne ja Helium. Wenn der Wasserstoff mal aufgebraucht ist geht, dass noch weiter bis ca. Sauerstoff.
Dann fällt die Sonne zusammen. So was ich gelesen habe, die Gravitations drückt die Teilchen zusammen und die Energie die bei der Fusion frei wird drückt dagegen. Wenn jetzt die Energie aufhört, fällt der Stern in sich zusammen, weil die Erde sich so weit ausgedehnt hat, das sie die Teilchen nicht mehr zusammen halten kann?
Warum kann sie das nicht mehr?
Warum stürtzt alles in einander, die Gravi ist doch nicht so eine starke Kraft, bei uns stürtzt doch auch nicht alles einfach zusammen?
Warum gibt es dabei ein Supernova und alles fliegt weg und bildet so einen Nebel, glaub ich war es?
Gleiche wie oben, nur diesmal bei Neutronensternen, wieso stürzen die Elektronen in den Kern?
b) Uran ist das letzte "natürliche" Element und ich habe Erfahren, dass wir nie auf der Erde höhere Element als Helium herstellen können, weil wir zu wenig Energie besitzen
Meine Frage, wie wurden die "künstlichen Elemente" erschaffen?
Wenn wir nicht genug Energie besitzen
Tut mir Leid, wenn ich was falsch verstanden hab
Nvidia
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Alt 18.12.2009, 23:44   #2
HaraldL
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Bei der Kernfusion in der Sonne wird Energie in Form von Strahlung frei. Strahlung übt auch einen Druck aus und dieser Druck wirkt der Schwerkraft entgegen. Deshalb fällt die Sonne nicht zusammen.

Fusionsprozesse sind bis zu den allerschwersten Elementen möglich, aber wenn Atome, die schwerer als Eisen sind, herauskommen, wird keine Energie erzeugt, sondern Energie verbraucht. Der weitaus effektivste Prozess zum Aufbau schwerer Elemente ist im Regelfall der Neutroneneinfang. Er findet in Sternen und in Kernreaktoren statt. Die stärksten Neutronenquellen im Universum sind die Supernovas. Nur in ihnen entstehen Elemente schwerer als Wismut, da mit langsamen Neutroneneinfang keine Elemente schwerer als Polonium, das zu Blei zerfällt, entstehen können.

Sogenannte künstliche Elemente existieren nur deshalb in der Natur nicht oder höchstens in geringen Mengen, da sie radioaktiv sind mit Halbwertszeiten weit unterhalb des Alters der Erde. Sie werden durch Kernspaltung ( Technetium, Prometium), Neutroneneinfang oder Fusionsprozesse in Beschleunigern erzeugt. Manche dieser künstlichen Elemente konnten in Spuren in der Natur nachgewiesen werden und sind durch natürliche Kernreaktionen entstanden.
HaraldL ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 19.12.2009, 00:52   #3
basti_79
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  1. Die Gravitation ist mehr oder minder schwach (ich weiss nicht, inwiefern man eine Kraft, die Planeten in Stücke reissen kann, als "schwach" bezeichnen kan, aber lassen wir das mal wie es ist), aber die Sonne ist sehr schwer. So schwer, dass in ihrem Kern Atome so sehr zusammengedrückt werden, dass die seltsamsten Dinge passieren. Die Erde wiegt nur einen Bruchteil der Sonne auf und besteht zudem aus anderen Elementen (im Kern insbesondere auch zu grossen Teilen aus dem so reaktionsträgen Eisen), so dass in ihrem Kern keine Kernfusion stattfinden kann. Gegen die Bedingungen im Kern der Sonne ist der Kern der Erde ein gemütliches, leicht zu stark geheiztes Kuscheleck.
  2. Bei der Bildung von Neutronensternen ist die Situation deutlich extremer als im Kern selber der Sonne (wo es an sich schon ganz schön extrem zugeht). Daher geschehen andere, noch seltsamere Dinge.
  3. Die Elemente, die zur Zeit auf der Erde zu finden sind, sind in früheren Sternen entstanden. Auf natürlichem Weg, der aber im aktuellen Zustand der Sonne schlicht nicht stattfindet, weswegen es ein bisschen schwieriger ist, ihn zu ergründen.
Deine Fragen sind grundsätzlich aufklärbar, womit du dich von anderen Fragestellern hier unterscheidest. Insbesondere solltest du dich an den Größenordnungen der beteiligten Kräfte orientieren. Während hier auf der Erde ein Kilo leicht gehoben werden kann, würde es in der Nähe der Sonnenoberfläche etwa 100 Kilo wiegen, und da sich die Masse der Sonne größtenteils auf ihren Kern konzentriert, wiegt es in der Tiefe der Sonne (man bedenke, der Durchmesser der Sonne ist etwa 100 mal so groß wie der der Erde - ein Gebirge der Erde ist auf der Sonne gerade mal noch eine Bodenwelle) nochmal deutlich mehr. Während dich die Gravitation der Sonne vermutlich (würdest du ihr gegen eine feste Oberfläche widerstehen müssen - was du nicht tun würdest - du würdest nur sehr schnell in eine sehr heisse Flamme fallen) zu einem sehr sehr platten Astronauten machen würde, würde ein Neutronenstern dich eher in eine hauchdünne Schicht Moleküle verwandeln.

Die Bedingungen bei oder in astronomischen Objekten unterscheiden sich extrem von denen auf der Erdoberfläche. Es ist schon schwierig, einige Gramm Wasserstoff auf der Erde auf Temperaturen und Drücke zu bringen, die merkliche Fusion bewirken. Entweder ist die Effizienz mangelhaft, oder aber der Vorgang verläuft unkontrolliert und in einer Heftigkeit, die wir dann schon nicht mit "sinnvollem Einsatz" in Verbindung bringen. Und das ist nur ein Mückenfurz verglichen mit dem, was in der Sonne in jeder Sekunde passiert. Aber auf jeden Fall kann man das machen, und man kann sich denken, auf der Sonne passiert in ähnlichen Bedingungen ähnliches.

Um das mal in die Perspektive zu rücken: um eine nennenswerte Menge, sagen wir, einige Gramm Wasserstoff (in der Praxis meist Lithium, das willig zu Tritium zerfällt, das besonders leicht zu fusionieren ist) zu fusionieren, zündet man eine Spaltungs-Atombombe (die genug Energie freisetzt, um eine Stadt in Trümmer zu legen) und bündelt deren Energie auf dem Behälter mit dem Wasserstoff. Dann hat man eine "Wasserstoffbombe", deren Wirkung so krass ist, dass selbst den Militärs kein wirklich guter Grund einfällt, sowas überhaupt zu machen. Die Sonne "verbrennt" pro Sekunde 500 Millionen Tonnen (!) Wasserstoff.

Wir können nicht mal tiefer in die Erde Bohren als ein paar Kilometer, und da ist auch im wesentlichen normales Gestein. Die wirklich spektakulären Dinge geschehen ein paar hundert oder tausend Kilometer tiefer. Kein Instrument wird den direkten Kontakt mit der Sonne (auch nur mit der vergleichsweise kalten Oberfläche) nennenswerte Zeit überstehen. Und das ist noch nicht einmal im Ansatz das, was es durchmachen müsste, sollte es den Kern der Sonne auffinden oder berühren wollen. Normale Materie ist völlig ungeeignet, über die Bedingungen im inneren der Sonne Erkenntnisse zu erhalten. Wenn du wissen willst, was in der Sonne passiert, musst du entweder alle ihre oberflächlichen Erscheinungen untersuchen oder aber auf der Erde sehr sehr extreme Experimente durchführen. Die meisten davon haben leider mit Nukleartechnik zu tun, womit man in der Regel keine Berührung hat. Ausser manche.

Bei Details können wir dir sicherlich weiterhelfen.
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Alt 19.12.2009, 01:06   #4
Sir Lazarus
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Zitat:
Zitat von Nvidia Beitrag anzeigen
Guten Tag,
ich hab mir jetzt schon einige Beiträge darüber gelesen,
aber ich hätte da noch eine paar Fragen
a) Also durch Fusion entsteht in "unserer" Sonne ja Helium. Wenn der Wasserstoff mal aufgebraucht ist geht, dass noch weiter bis ca. Sauerstoff.
Dann fällt die Sonne zusammen. So was ich gelesen habe, die Gravitations drückt die Teilchen zusammen und die Energie die bei der Fusion frei wird drückt dagegen. Wenn jetzt die Energie aufhört, fällt der Stern in sich zusammen, weil die Erde sich so weit ausgedehnt hat, das sie die Teilchen nicht mehr zusammen halten kann?
Warum kann sie das nicht mehr?
??? Was soll denn das mit Erde und "ausgedehnt" ???
Du hast im Satz darüber doch schon selber die Erklärung gegeben: Der Druck nach außen fällt ab, die Gravitation drückt den Stern zusammen.

Zitat:
Zitat von Nvidia Beitrag anzeigen
Warum stürtzt alles in einander, die Gravi ist doch nicht so eine starke Kraft, bei uns stürtzt doch auch nicht alles einfach zusammen?
Gravitation kann so stark werden, dass nicht mal Licht entkommen kann. Alles eine Frage der Masse.
http://de.wikipedia.org/wiki/Gravitation


Zitat:
Zitat von Nvidia Beitrag anzeigen
Warum gibt es dabei ein Supernova und alles fliegt weg und bildet so einen Nebel, glaub ich war es?
http://de.wikipedia.org/wiki/Supernova

Zitat:
Zitat von Nvidia Beitrag anzeigen
Gleiche wie oben, nur diesmal bei Neutronensternen, wieso stürzen die Elektronen in den Kern?
Gleiche wie oben: http://de.wikipedia.org/wiki/Neutronenstern



Zitat:
Zitat von Nvidia Beitrag anzeigen
Meine Frage, wie wurden die "künstlichen Elemente" erschaffen?
Wenn wir nicht genug Energie besitzen
Künstlich halt. Wir haben genug Energie.

Wenn dich so etwas interessiert, lies mehr Wikipedia oder Bücher (das sind die komischen Dinger, die im Regal stehen).
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Alt 19.12.2009, 01:10   #5
Nvidia
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Das klingt schon mal gut danke
In unserer Sonne läuft ja grat Fusion ab, ich hab gehört in anderen "Sonnen" laufen aber mehrere Fusionen gleichzeitig ab. Also bei uns ist erst Wasserstoff zu Helium,dann Helium zu Kohlenstoff usw.
Warum läuft das bei uns hintereinander ab und bei anderen Sonnen gleichzeit.
Hat irgentwas mit der Hitze zu tun. Aber woher weiß das Molekühl z.B. Helium wenn es sich mit Wasserstoff stößt ob es nun reagieren soll/darf/muss oder nicht?
Beim Neutronenstern stürzen ja die Eleketronen in den Kern und es enstehen ganz viel Neutronen.
Über das schwarze Loch weiß man ja nicht viel. Aher es entsteht bei 3,2 Sonnenmaßen, glaube ich?
Weiß man was bei dem passieren müsste? Stürzen da vielleicht die Neutronen ein?
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Alt 19.12.2009, 01:48   #6
Sir Lazarus
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Zitat:
Zitat von Nvidia Beitrag anzeigen
Das klingt schon mal gut danke
In unserer Sonne läuft ja grat Fusion ab, ich hab gehört in anderen "Sonnen" laufen aber mehrere Fusionen gleichzeitig ab. Also bei uns ist erst Wasserstoff zu Helium,dann Helium zu Kohlenstoff usw.
Warum läuft das bei uns hintereinander ab und bei anderen Sonnen gleichzeit.
Ist eine Sonne nur etwa ein viertel so groß wie unsere Sonne, verbrennt der Wasserstoff fast vollständig zu Helium und dann ist Schluss.
Unsere Sonne wird ihren Wasserstoff verbrennen und sich am Ende zu einem roten Riesen aufblähen. Dann setzt explosionsartig das Helium Brennen ein (He-Flash)
Bei größeren Sonnen ist das Helium irgendwann im Kern zu Kohlenstoff verschmolzen, aber in seinen Außenbezirken ist noch Helium. Der Expansionsdruck im Kern sinkt, Masse drückt von Außen nach und erhöht die Temperatur im Kern dann soweit, dass das näche Brennen einsetzt.

Riesensterne können auf diese Weise Schalen aufbauen, wo mit zum Kern hin steigender Temperatur, immer schwerere Elemente fusionieren.
Von Außen nach Innen können somit Schalen entstehen, die nach den fusionierenden Elementen benannt sind:
Z.B.:
Wasserstoffbrennen - Heliumbrennen - Kohlenstoffbrennen - Sauerstoffbrennen - Neonbrennen - Magnesiumbrennen - Siliziumbrennen - Eisenasche.

Je größer eine Sonne ist, desto besser können sich diese Schalen ausbilden.



Zitat:
Zitat von Nvidia Beitrag anzeigen
Beim Neutronenstern stürzen ja die Eleketronen in den Kern und es enstehen ganz viel Neutronen.
Bei einem Neutronenstern erhöht sich durch gravitativen Einfluß die Dichte im Kern soweit, dass Elektronen mit den Protonen zu Neutronen reagieren. Der Kern schrumpft bis zu einem bestimmten Punkt und sprengt dabei die komplette restliche Hülle ab.
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Alt 19.12.2009, 02:46   #7
basti_79
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Zitat:
Zitat von Nvidia Beitrag anzeigen
Also bei uns ist erst Wasserstoff zu Helium,dann Helium zu Kohlenstoff usw.
Warum läuft das bei uns hintereinander ab und bei anderen Sonnen gleichzeit.
Das hat mit den genauen Temperatur- und Druckverhältnissen zu tun. Im Augenblick reicht es nur im inneren der Sonne zu der "kältesten" Fusion. Die Sonne ist, was Sterne angeht, ein ganz und gar gewöhnliches, ruhiges, langlebiges (und glücklicherweise recht einfach aufgebautes) Exemplar. Andere Sterne sind anders. Im übrigen laufen auch in der Sonne viele Reaktionen parallel, nur ist die H->He die einzige, die derzeit Nettoumsatz macht.

Zitat:
Hat irgentwas mit der Hitze zu tun. Aber woher weiß das Molekühl z.B. Helium wenn es sich mit Wasserstoff stößt ob es nun reagieren soll/darf/muss oder nicht?
Der Kern eines Heliumatoms hat eine ausserordentlich hohe Bindungsenergie. Es ist schwieriger, einen Heliumkern aufzuspalten, als ihn zusammenzusetzen. Das ist ein bisschen wie wenn dir ein Stein in ein Loch fällt. Wenn du Steine über eine durchlöcherte Wiese rollst, fragst du ja auch nicht, woher der Stein weiss, dass er nicht aus dem Loch rollen soll.

Zitat:
Beim Neutronenstern stürzen ja die Eleketronen in den Kern und es enstehen ganz viel Neutronen.
Ja, das Gegenteil dieses Prozesses kennen wir als "Betazerfall". Der wird manchmal auch auf der Erde rückgängig gemacht ("Elektroneneinfang"), aber immer nur bei einzelnen Atomen. Wenn ein Stern krass genug wird, wird sein inneres plötzlich umgekehrt radioaktiv. Das halt ich schon für ziemlich krass.

(Schwarzes Loch)
Zitat:
Weiß man was bei dem passieren müsste? Stürzen da vielleicht die Neutronen ein?
Es handelt sich um ein grundlegend anderes Phänomen, nämlich eine extreme Verkrümmung des Raums. Ob man da von einem "inneren" sprechen kann, und wenn ja, wie man das ggf. tun sollte, ist Gegenstand aktueller Diskussion. Der Begriff "Loch" ist hier ganz passend. Es scheint so, als ob das frühere Objekt (ein Teil eines Sterns) durch eine Perversion ersetzt wird, die von aussen vergleichbare Eigenschaften hat, aber an einer gewissen Stelle so merkwürdig wird, dass man leichte Schwierigkeiten bekommt, darüber zu sprechen. Das klingt (Horrorfilmartige Weltraumkatastrophen ausser acht gelassen) immer so wie "Erst merkst du nichts, dann geht deine Uhr falsch und du kommst nicht wieder raus und kannst auch keinem Bescheid sagen, was los ist."

Dass dieses Phänomen im Zusammenhang mit Sternen auftritt, ist gewissermassen Zufall. Jedes Objekt, das eine "extreme" Materiedichte aufweist, pervertiert den Raum derart und wird zu einem "schwarzen Loch". Sterne können das mit verhältnismäßig kleinen Materiemengen bewerkstelligen. Es gibt schwarze Löcher, die so schwer sind, dass dieser Entstehungsmodus wohl ausscheiden dürfte (derartig schwere Sterne gibt es nicht). Manche Leute mutmassen, winzig kleine (und harmlose) schwarze Löcher könnten beim LHC entstehen. Dann nämlich, wenn Gravitation sich im kleinen substantiell anders verhält als im großen. Das wäre äußerst interessant.
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basti_79 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 20.12.2009, 01:12   #8
Nvidia
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Gibt es dann auch andere "Elemente", die anders aufgebaut sind?
Vielleicht aus
Anti-Proton, Anti-Neutron, Anti-Elektron
Weiß nicht, ob die so heißen?
Wie kommt das, das alles was wir sehen so verschieden ist.
z.B Stück Holz riecht anderes als ein Stück Seife
Sie unterscheiden sie doch nur in der Zahl ihrer Teilchen?
Und wir sind auch nur zusammengesteckte Teilchen, woher wissen wir jetzt, ob wir Holz oder Seifen vor uns haben?
Wir zählen doch nicht die Teilchenanzahl?
Warum riechen Teilchen anders?
Warum bilden sich größere Atome, wo doch die kleineren Elemente viel stabiler sind?
Warum schließen sich die Teilchen überhaupt zu so einem Verbund zusammen?

Geändert von Nvidia (20.12.2009 um 01:22 Uhr).
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Alt 20.12.2009, 01:36   #9
basti_79
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Alt 20.12.2009, 01:48   #10
Nvidia
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Das kann man sich schon so erschließen, aber was meine Frage war.
Wenn ich ein Elektronen hinzufüge oder wegnehme, wieso hat der Stoff nun andere Eigenschaften ?
Warum riecht Holz nun anderes als Seife?
Woher wissen wir das denn, wo wir doch auch nur aus Teilchen bestehen.
10 Elektronen, 10 Protonen, 10 Neutronen aha also haben wir seife vor uns? (beispiel)
Wir sind doch selbst nur Teilchen?
Und soviel ich weiß haben die Teilchen doch sonst keine solchen Eigenschaften, außer z.B. ihre Ladung?

Geändert von Nvidia (20.12.2009 um 01:56 Uhr).
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