Aquivalenz von Masse und Energie

Wissenschaft Physik
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Hallo,
ich lerne hier gerade für eine Physikprüfung an meiner FH. Da ich diesen Grundlagenkurs hier absolvieren muss, bin ich auch nicht richtig fit darin:
Es geht um Einsteins E=mc² und mein Unwissen fängt schon mit der Frage nach Beispielen für beide Umwandlungen an. Also sowohl ein Beispiel für Energie in Masse, als auch für Masse in Energie.

Als zweites geht es um den Versuch von Cockroft und Walton von 1932: Dabei wurden Li- und H- Kerne zu zwei He- Kernen umgewandelt. m(Li)= 7,014363u, m(H)= 1,007281u und m(He)=4,001502u. Man soll den Massendefekt berechnen.

Außerdem wurde diese Reaktion von Protonen mit der Energie 0,5 MeV ausgelöst und die beiden entstandenen Alphateilchen hatten eine Energie von 8,9 MeV. Ich soll erklären, wie sich dieser Energiegewinn erklären lässt, habe aber keinen schimmer.

Es wäre wirklich nett, wenn mir jemand helfen könnte, weil soetwas wahrscheinlich auch in meiner Prüfung drankommt und ich zu dem Thema nicht so den richtigen Zugang habe.

Vielen Dank schon im voraus und viele Grüße

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Hallo!

Als zweites geht es um den Versuch von Cockroft und Walton von
1932: Dabei wurden Li- und H- Kerne zu zwei He- Kernen
umgewandelt. m(Li)= 7,014363u, m(H)= 1,007281u und
m(He)=4,001502u. Man soll den Massendefekt berechnen.

1,007281 u + 7,014363 u = 8,021644 u
2 * 4,001502 u = 8,003004 u

Das macht eine Differenz von 0,01864 u. Ein u ist laut Tabelle 931,494 MeV/c². Die Massendifferenz beträgt in diesen Einheiten also 17,36 MeV/c².

Außerdem wurde diese Reaktion von Protonen mit der Energie 0,5
MeV ausgelöst und die beiden entstandenen Alphateilchen hatten
eine Energie von 8,9 MeV. Ich soll erklären, wie sich dieser
Energiegewinn erklären lässt, habe aber keinen schimmer.

vorher: 0,5 MeV
nachher: 2 * 8,9 MeV

Das macht eine Differenz von 17,3 MeV

Also entspricht die Massendifferenz (multipliziert mit c²) genau der Energiedifferenz. Das bestätigt die Formel E = mc².

(Was etwas lästig an dieser Aufgabe ist, das sind die Einheiten. Experimentalphysiker nehmen hier ganz gern eine Einheit für Energie und Masse (MeV und MeV/c²), weil es sich dann einfacher rechnet. Natürlich kann man aber auch erst u in kg und MeV in J umrechnen und c² als Konstante miteinrechnen. Aber auch dann kommt raus, dass der Massendefekt mit der Energie übereinstimmt.

Michael

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Hallo!

Also sowohl ein Beispiel für Energie in Masse

Wenn ich mein Handy auflade, wird es schwerer.

Als auch für Masse in Energie.

Beim Telefonieren wird es leichter.

Dazu muss ich es nicht mal wiegen. Es genügt die Formel E = mc².

Übrigens: Energie IST Masse. Es gibt keine masselose Energie.

Grüße

Andreas

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Erst einmal viel Dank für deine Antwort!

Aber die 17,36 MeV/c² sind doch 1,56024*10^18 MeV. Und das stimmt wiederum nicht mit dem Energiegewinn von 17,3 MeV überein…
Oder hab ich mich da gerade vertan?

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Hallo!

Aber die 17,36 MeV/c² sind doch 1,56024*10^18 MeV. Und das
stimmt wiederum nicht mit dem Energiegewinn von 17,3 MeV
überein…

Du kannst MeV/c² nicht in MeV umrechnen. Genausowenig kann man m/s in m umrechnen. MeV/c² ist eine Masseneinheit, MeV eine Energieeinheit.

Allerdings gilt:

17,36 (MeV/c²) * c² = 17,36 MeV

(Multiplikation mit dem Nenner, kürzen … :wink: )

Michael

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Sorry; jedes alpha -Teilchen oder beide zusammen ergaben den Gewinn von 8,9 Mev ? So gehts schon mal los- mit schlechter Ausdruckweise!

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Ich habe es auch nur so wiedergegeben, wie es in meinem Buch steht. Da lässt sich keine Angabe finden, ob jedes Alpha- Teilchen oder beide zusammen die Energie von 8,9 MeV haben.
Allerdings geht die Rechnung in nahezu auf, wenn man davon ausgeht, dass sie jeweils eine Energie von 8,9 MeV haben.

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Es geht um Einsteins E=mc² und mein Unwissen fängt schon mit
der Frage nach Beispielen für beide Umwandlungen an.

Das ist kein Wunder. Es gibt ja auch keine. Energie und Masse können nicht ineinander umgewandelt werden, sondern sie sind äquivalent. Genauso gut könnte man versuchen, Radius und Umfang eines Kreises ineinander umzuwandeln.

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Sorry, Mister Andreas: habe da Bedenken trotz deiner köstlichen, ja kabarettistischen Erklärung; „Wiegen unnötig- E= mc² genügt“. Ich behaupte (in 1. Näherung -:smile:, man könnte den kleinen Unterschied von geladen zu ungeladen nicht wiegen. Habe die Befürchtung, dass du zu sehr am Teilchenmodell hängst, weil du locker sagst: Laden = Strom rein in den Akku, = Teilchen rein, also wiegt er nun mehr; beim Entladen invers, wird also leichter! Sicher? ---------------
Beim Laden trennen wir z.B. bei der guten alten Pb (Blei) Batterie Ladungen, nämlich SO4 wird zurück zu H2SO4 gewandelt- unter Energieaufwand; und nun hast du recht, was vorher (entladen) fast Aqua destillata war, wird nun beim Laden schwerer, nämlich zu Schwefelsr.; und die ist schwerer, als die vorige H2SO4, als fast entladen war. Aber: Starten: Beim Anlassen fliesen e- z.B. in den Anlassser- aber auch zurück; also ein Nullsummenspiel- mal nur die Anzahl e - betrachtet! Wird nun die Batterie schwerer/ leichter? Dennoch ist die Batterie nachher leer- falls zu lange gestartet wurde. Forts. folgt

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Hallo!

Ich meinte nicht Teilchen sondern Energie. Es ging ums Prinzip. Möglicherweise auftretende Effekte wie Aufladung mit statischer Elektrizität, entweichende Gase, Abrieb, Wärme usw. habe ich der Einfachheit halber nicht berücksichtigt.

Grüße

Andreas