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Kernspaltung & Kernfusion – (inkl. Massendefekt & Bindungsenergie) | NEU
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Transkriptautomatisch erstellt · 88 Zeilen
- in diesem Video geht's um die Kernspaltung und Kernfusion und das dann auch noch eng verknüpften mit dem Thema massendfekt und kernbindungsenergie
- jetzt erstmal zur Einführung folgendes Beispiel für die Kernspaltung auch ein ganz typisch Beispiel hier mit Uran und dann müssen wir jetzt erstmal den
- Urankern mit ein Neutron beschießen und dann spaltet sich jetzt hier bei der Kernspaltung der Urankern in zwei kleinere Kerne auf und dann wir jetzt
- hier dabei energiefrei und das ist das Prinzip der Kernspaltung und jetzt paar Sachen noch dazu also wir müssen bei der Kernspaltung immer einen Beschuss mit
- Neutron haben nur dann können wir die Kernspaltung einleiten dann als nächstes betrachen der kpeldung immer nur Kerne kein Atome z.B hier seht ihr mal ein
- heliumatom und dann auch noch in der mit den Helium Kern und der Kern jetzt in diesem Beispiel Helium besteht eben aus zwei Neutron zwei Protonen aber dann die
- Elektronen in der elektronhüle die betrachten wir nicht deswegen auch hier beim Uran und auch bei den Kern entstehen betrachenten nur Kerne mit
- Proton und Neutron nicht die Elektronen als Atom und wie gesagt bei der kernpaltung wird jetzt Energie frei und dann ist jetzt hier auch eine
- Kettenreaktion möglich denn die entstehende Neutronen die können wiederum weitere kernspätung erleiten das heißt ihr seht mal schematischen
- Bild dargestellt dass dann so eine Kettenreaktion entstehen kann und dann halt sehr viel Energie haben die dann frei wird und kleine Sache noch manchmal
- gibt's auch noch andere Isotope die dann entstehen falls jetzt im Unterricht paar andere Zahlen habt bei den z kann auch sein es gibt mehr Möglichkeiten das Z
- kernspitung erstmal dann Kernfusion si hier dargestellt das haben wir jetzt bei Leichen Kernen und da haben wir als Beispiel zwei Wasserstoffkerne Deuterium
- und trizium und die zusammen fusionieren sich dann zu einem schweren Kern in dem Fall jetzt mal als Beispiel Helium und noch ein Neutron und auch hier wi dann
- jetzt energiefrei das heißt kein spalzung haben bei sehr schweren Ken gespaltenen kleineren Kerne kfusion zwei sehr kleine Kerne n sich zu einem etwas
- größeren kan und es wir in beiden fen energiefrei und die Frage ist jetzt natürlich woher stand diese frei Energie und hier ist eben genau das Stichwort
- Massendefekt und kbindungsenergie und das gucken wir uns jetzt mal hier ein bisschen genauer an und dazu betrachen wir erstmal als Beispiel den Heliumkern
- ihr seht da kurz heliumatom abgebildet aber wir betrachen jetzt nur in der Mitte dem Heliumkern und dann wenn wir jetzt hier so ein Heliumkern betrachten
- und dann mal die Masse dieses heliumkerns bestehen dann aus zwei Proton und zwei Neutronen wenn wir diese Masse dann vergleichen mit den einzelnen
- zwei Proton und zwei Neutron an sich dann sehen wir se auch ein Bild dargestellt dass jetzt interessanterweise die Masse des
- gesamten Kerns jetzt kleiner ist als die Masse der einzelen Nukleon Nukleon ist dann Proton Neutron und man könnte sich jetzt erstmal fragen müsste ja gleich
- sein aber geringere Masse S Massendefekt und das lieg jetzt daran dass jetzt hier die Nukleonen im Kern ein günstigeres energieverhältnis haben und dann können
- wir uns vorstellen dass wenn wir jetzt hier die einz Nukleonen jetzt hier zu diesem Kern zusammenfügen dann wird jetzt Energie
- frei also hier Delta e würde frei werden dagegen umgekehrt wür wir jetzt den Kern nehmen und diesen jetzt Spalten wollen in die einzelnen Nukleon dann müssen wir
- jetzt noch hier speziell Energie aufwenden und das nämlich eben das Prinzip bei massdeffekt hier dadurch dass jetzt hier für eine geringere Masse
- haben wird dann eben energierei und das ist dann auch hier genau das Prinzip eben haben wir gerade gesehen der Kernspaltung bei der Kernspaltung haben
- wir dann nachher hier bei den zerfallsp haben wir nachher eine geringere Masse als die Produkte vorher und deswegen massdeffekt bedeutet dann kann ich auch
- mal hinschreiben dass dann Energie frei wird und zwar nach der Form e = Delta m mal c² das heißt hier bei der Kernspaltung würde es bedeuten wir
- betrachten die Differenz der Massen der Produkt nachher minus vorher mal c qur c dai die nichtgeschwindigkeit dann erhalten wir die freiwiend Energie bei
- der Kernspaltung be der Kernfusion das gleiche hier Delta m ist dann die Masse der fusionsprodukte nachher minus dann die Massen der Produkte vorher del m mal
- Lichtgeschwindigkeit H 2 erhalten dann die frei in Energie und das ist das Prinzip sowohl bei kpaltung als auch bei Kernfusion und auch hier wenn wir das
- für Kerne selbst betragen z.bpi das jetzt mal unsere einstiegsaufgabe wir wollen jetzt mal die feinwenergie berechnen wenn wir ein Heliumkern aus
- den vier nukleum bilden dann würden wir jetzt hier rechnen hier erstmal Delta m und Delta m wird dann jetzt hier die Masse des heliumkerns kann ich schreiben
- Masse und dann von Heliumkern Minus und dann dementsprechend die Masse der einzelnen nukleom was dann halt hier wä - 2m und dann hier von eines Protons ich
- schreibbe jetzt einfach mal hier ja P Plus oder noch minus dann hier die zwei Massen der Neutronen also jetzt mal hier einfach nur geschrieben z n und dann
- erhalten man jetzt hier eine Masse von 5,04 x 10 H- 29 K und das könnte man jetzt noch eben hier dann mal c² rechnen dass wir dann hier
- noch mal ich schrei jetzt hier ein bisschen slop hin hier 5,04 x 10- 29 kg mal und dann dgeschwindigkeit ist hier 3 x 10 ho 8 m
- pro seunde und das noch quadriert und wenn man das ausrechnet dann kommt da jetzt hier insgesamt eine Energie raus erstmal von 4,5 schauen h weiter
- 4,53 mal 10- 12 Joule das wir dann erstmal die Joule und dann könnte man das noch umrechnen W dann gleich
- 28,37 megaelektronvolt ihr seht auch mal rechts dann die umwandung im megaektronvt dargestellt will man nämlich of betrachten und dann bedeutet
- es eben dass wenn man jetzt hier diese Kerne zum Heliumkern zusammenfügt für dann halt dann diese Energie frei wird und jetzt die Sache das haben wir jetzt
- bei jedem Kern das heißt auch bei Urankern oder die anderen Kerne die wir Halen an bei jedem Kern ist so dass jetzt wenn wir hier den Kern aus als
- nukleum bilden dass dann Energie frei wird die KE Bindungsenergie aber diese ke Bindungsenergie die ist jetzt von Kern zu Kern unterschiedlich und das
- seht ihr auch mal hier im Grafen dargestellt und da seht ihr mal hier auf der linken Seite von Helium die kerbindungsige pronukleum ist dann beim
- Helium ungefähr 7 mega Elektron wollt weil hier die 28,37 würden wir noch beim Helium durch vier Teilen beim Helium haben wir vier Nukleon also durch vier
- wär es dann jetzt hier ungefähr beim Helium jetzt irgendwas mit 7 mega elektronvolt aber ihr seht dann auf der rechten Seite Uran Barium und Krypton
- dann noch die haben dann gewiss andere Bindungsenergien bedeutet wenn wir einen Urankern aus den einzelnen Nukleon bauen wollen dann wird hier eine gewisse eine
- andere Energie frei weil je nach Kern haben wir günstigere energieverhältnis abhängig vom Kern und dann wenn wir noch mal uns die Kernspaltung gucken von Uran
- in baren und kryptonen wir gucken uns mal das ganze jetzt am Graf für die KE bindungsenergiean dann sehen wir dass jetzt die zerfallspodukte Bar und
- Krypton jetzt hier auf der Kurve höher liegen also die Kurve sie ja ungefähr so aus hier liegt das Uran und das spaltet sich auf hier in Barium und Krypton und
- die Zerfallsprodukte die haben eben eine höhere kernbindungsenergie was dann bedeutet dass dann hier wenn man Barum und
- Krypton eben aus den einzen Nukleon zusambauen will dann haben wir hier einen höheren massedefekt auch weil dieser massedefekt der ist halt auch
- dann wieder von Kern zu K unterschiedig bedeutet dann eben dass dann insgesamt auch wenn wir von uranespalten in baren und kütum dann sind die Massen dieser
- Produkte nachher eben geringer als das Uran weil wir günstigere Bindungsenergie haben und dann halt erklärt am Bau auch aus den einzelen Kern und das kann man
- auch dann wi so sehen z.B hier diese Bindungsenergien minus diese Bindungsenergie wird dann auch die letztendliche Energie die frei wird aber
- wichtig massedefekt eben dadurch dass wir dann hier höhere kbindungsenergien haben und dann bei der Kernfusion ist es Prinzip nur andersrum wir können uns
- merken kernpaltung ist immer von schweren Kernen also hier schwere Kern immer im rechenbereich zu leichtere Kerne mit einer höen kungsenergie das
- heißt wir können sagen im rechten Bereich hier da haben wir immer Kernspaltung dagegen Kernfusion haben wir jetzt immer in diesem Bereich denn
- z.B seht ihr auch bei der Kernfusion deterum trizium dann zwei Wasserstoff 2 Wasserstoff 3 seht ihr hier in diesem Bereich die fusionieren zu Helium und
- Helium liegt dann höher das heißt wir haben dann hier eine Fusion von Kern in diesem Bereich zu einem Heliumkern in diesem Bereich das heißt auch wieder das
- Prinzip wir als Endprodukt haben wir dann eine höhere Kern Bindungsenergie was bedeutet dass dann hier wieder ein massendeffekt
- vorliegt Masse hier nachher ist dann geringer als die Masse hier vorher wir haben wieder ein massdeffekt und dann wieder nach der Formel hier e = Delta m
- mal c² wir dann eben hier sowohl bei der Kernfusion in dem Bereich als auch bei der Kernspaltung in dem Bereich energiefrei das erstmal so zu
- grundtheorie und dann wollen wir hier mal zwei Rechenbeispiele einmal zu Kernfusion und zu Kernspaltung dann durchgehen jetzt erstmal kpaltung hier
- das Beispiel Barium und dann schreibe ich mal hier jetzt die Aufgabe ihr seht ja auch dann erstmal die zfallspunkte noch mal dargestellt und dann W wir
- jetzt hier rechnen die Energie gleich und jetzt deltm Massen vorher minus Massen nachher WD dann bedeuten jetzt erstmal hingeschrieben Masse von und
- dann eben hier 235 und 92 Uran haten wir dann plus werden noch ein Neutron was wir auch noch berücksichtigen müssen also Masse
- von 10 Neutron und dann minus eben dann die Massen der Endprodukte also dann - m einmal von 144 56 Barum und das ist das was ich
- meinte manchmal hat man auch die andere fallspunkte mit Biss anderen Zahlen aber hier bei uns haben wir dann dies Barum plus die Masse von undter bei uns 89 36
- Krypton immer bedeutet dann hier die Zahl hier oben Anzahl der Proton und Neutron hier dann die Anzahl der Proton und dann noch plus wir Halen ja noch
- drei Proton also + 3 mal die Masse von dann eben ein Neutron 10 n dann geschrieben und das muss man jetzt ausrechnen und dann eben noch am Ende
- hier wichtig mal c²adr rechnen c² eben dann hier C Lichtgeschwindigkeit 3 x 10 met pro seunde ihr seht jetzt mal mit den Zugen werten weil die vollständige
- Rechnung noch rechts abgebildet eben mit den zurü Massen und dann kommt am Ende ein Wert erstmal raus in Schul und dann seeht auch noch die umwandung dann
- typischweise mit Umrechnungsfaktor in elektronvolt und dann in mega elektronvollt we man will oft immer das Ergebnis mega elektronvolt haben das die
- Rechnung dazu das erstmal zu Kernspaltung und dann jetzt zweites Beispiel zu Kernfusion da haben wir dann ja jetzt das Beispiel hier auch typisch
- betrachtet die beiden wasserstoffkenne trium Deuterium zu Helium und ein Neutron und da können wir auch wieder dann die Formel aufstellen e gleich und
- nach dem Ansatz der del m c² wieder Delta m müss dann hier den massdeffekt berechnen W dann jetzt bei uns hier Mass Masse von Deuterium von
- 21 Wasserstoff plus plus und dann noch die Masse hier von unserem anderen Stoff also hier 31 H+ das halt erstmal die Massen vorher
- dann Minus und dann eben die Massen nachher das heißt im helium ist dann halt hier 42 Helium Plus und dann hier noch plus
- die Masse von ein Neutron oder wir können direkt beides minus machen wie es hier nach dem ans mal minus die Masse von einem Neutron also hier 10 n das
- heißt hier Massen vorher minus die Massen nachher er Hal nachher wir geringere Masse also wir hier Mass Delta m und dann das ganze noch mal c²at also
- dann hier wieder ich kann einmal hinschreiben mal 3 x 10 ho 8 m pro seunde das ganze hoch 2 das wä eben hier das deltm und dann Delta m mal c² und
- dann erhalten wir jetzt hier eine freiwendende Energie von insgesamt dann auch wieder wenn wir uns mit unwandungschritt macht er hatten wir
- letztendlich 17,6 megaelektronvt und das noch ja umschritt dann in megaektronvt wieder gleich Prinz
- wie vorher das noch eine sa dazu und jetzt eben noch zum Schluss gesagt be der kernpaltung wen wir gesagt auch wir haben Kettenreaktion möglich das heißt
- das nutzt man dann in Kernkraftwerk dass diese Kernspaltung immer nacheinander durchgeführt werden können und dann man dann letztendlich im Kernkraftwerk jetzt
- n kontrollierte Kettenreaktion hat wo dann halt sehr viel Energie dann entsteh nutzen man nutzen kann das noch ein dazu dann mehr Aufgaben zu Thematik auch
- spezielle Abi Aufgaben alles me ab Vorbereitungskurs der vielleicht schon raus ist je nachdem W ihr das Video guckt dann hier noch mal ein chemiekanal
- verlinkt und noch ähnliche Videos hier verlinkt und das war's dann dam wir zu diesem Video
Zum Nachlesen
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