Ich studiere Maschinenbau und hatte letztens in der Physik Prüfung diese seltsame Frage:
„Ein Kraftwerk erzeugt 100 MW Leistung. Wieviel Masse wird in jeder Sekunde in Energie umgewandelt?“
Als Antwort ist laut des Professors 1 Mikrogramm richtig und man muss die Einstein- Formel E = mc² verwenden…
Kann man das so einfach bei einer derartigen Fragestellung verlangen oder gehört da nicht mehr Infos in der Frage dazu?
Für ein Antwort wäre ich sehr dankbar 
„Ein Kraftwerk erzeugt 100 MW Leistung. Wieviel Masse wird in
jeder Sekunde in Energie umgewandelt?“Als Antwort ist laut des Professors 1 Mikrogramm richtig und
man muss die Einstein- Formel E = mc² verwenden…
In einer Sekunde „erzeugt“ das Kraftwerke eine Energie von 100 MWs, also 10^8 Ws. Die Lichtgeschwindigkeit sind grob 300.000km/s, also 3*10^8 m/s
Wenn du E = mc² nach m auflöst, hast du ja m = E / c², also
m = \frac{E}{c^2} = \frac{10^8 Ws}{(3 \cdot 10^8 \frac m s )^2}
= \frac{10^8 \frac{kg \cdot m^2}{s^2}}{9 \cdot 10^{16} \frac{m^2}{s^2}} = \frac{1}{9 \cdot 10^{8}} kg ~\simeq~ 1,11 \cdot 10^{-9} kg ~\simeq~ 1 \mu{}g
1 Mikrogramm ist also absolut richtig.
Kann man das so einfach bei einer derartigen Fragestellung
verlangen oder gehört da nicht mehr Infos in der Frage dazu?
Was hättest du denn gerne noch für Infos gehabt?
Alles was du brauchst ist die Formel E = mc² und das Wissen, dass die Lichtgeschwindigkeit etwa 300.000km/s ist. Beides kann man wohl bei einem Maschinenbau-Studenten vorraussetzen, wenn es nicht ohnehin im Vorlesungsstoff aufgetaucht ist.
Ui, dieses Kraftwerk melden wir zum Patent an.
Bei einem „Wärmewerk“ würde es ja gehen, aber ein
Wirkungsgrad von 1 ?
Gruss
Ui, dieses Kraftwerk melden wir zum Patent an.
Bei einem „Wärmewerk“ würde es ja gehen, aber ein
Wirkungsgrad von 1 ?
Da nichts anderes da steht, sind die 100 MW die komplette Leistung des Kraftwerks, inkl aller Verluste z.B. in Form von Wärme. Der Wirkungsgrad des Kraftwerks ist daher in dieser Aufgabe vollkommen irrelevant, da ja auch die Verlust-Leistung vorher in Masse gesteckt hat.
Naja, vielleicht sehe ich es zu eng und praktisch,
aber wenn ein KW 100 MW Leistung erzeugt dann sollte man die
auch nutzen können. Ansonsten wäre es ein Wärmewerk, wie schon
geschrieben xD
Moin,
1 Mikrogramm ist also absolut richtig.
Weshalb werden denn dann noch bei den bestehenden Kraftwerken so viele hundert Tonnen Kohle/h durchgepfeffert und soviel CO2 erzeugt?
Grüße.
roysy
Hallo!
Weshalb werden denn dann noch bei den bestehenden Kraftwerken
so viele hundert Tonnen Kohle/h durchgepfeffert und soviel CO2
erzeugt?
Weil Antimaterie sehr knapp ist.
Grüße
Andreas
Moin,Roysy,
Weshalb werden denn dann noch bei den bestehenden Kraftwerken
so viele hundert Tonnen Kohle/h durchgepfeffert und soviel CO2
erzeugt?
wenn Du dieses Problem technisch durchführbar löst, brauchst Du nie wieder arbeiten zu gehen, sondern kannst Dich voll und ganz dem Imgeldschwimmen widmen 
Gandalf
1 Mikrogramm ist also absolut richtig.
Weshalb werden denn dann noch bei den bestehenden Kraftwerken
so viele hundert Tonnen Kohle/h durchgepfeffert und soviel CO2
erzeugt?
Weil wir leider keine nennenswerten Antimaterie-Vorkommen auf der Erde haben. Denn die bräuchtest du, um Materie direkt in Energie umzusetzen. Dann würden 1 Mikrogramm Materie/Antimaterie ausreichen, um die 100 MWs zu erzeugen.
Ich denke, du hast hier ein grobes Mißverständnis:
Es geht nicht um die chemische Umwandlung von einem Stoff in einen anderen, sondern um die Umwandlung von Materie in Energie. Für 100 MW Leistung werden pro Sekunde 1 Mikrogramm Materie in Energie umgewandelt, gemäß Einsteins Relativitätstheorie.
Ein solches Kraftwerk kann dabei dennoch tonnenweise CO2 produzieren, denn das hat damit ja nichts zu tun, weil das CO2 gab es ja vorher auch schon, nur in anderer chemischer Form z.B. in Form von Kohlenstoff (in der Kohle,Öl, etc) und Sauerstoff (aus der Luft). Wenn du z.B. die Verbrennung von reinem Kohlenstoff betrachtest…
C ~+~ O_2 ~\rightarrow~ CO_2, ~~~~ \Delta H = -393 \frac{kJ}{Mol}
…dann finden sich die Ausgangsstoffe links exakt im Reaktionsprodukt rechts wieder. Jedes einzelne Atom. Von daher sollte man glauben, dass die Stoffe auf der linken und rechten Seite gleich viel wiegen. Das tun sie aber nicht, sondern da die freiwerdende Wärme (das ΔH) eben auch was wiegt. Und um das ΔH gehts, nicht um das CO2.
Aus obiger Reaktionsgleichung geht hervor, dass 1 Mol reiner Kohlenstoff mit Sauerstoff unter der Abgabe von 393 kJ Energie zu Kohlenstoffdioxid verbrennt.
Ein Kraftwerk das mit obiger Kohlenstoff-Verbrennung eine Leistung von 100 MW hätte, würde in einem Jahr:
… 94.600 Tonnen Kohlenstoff und
… 252.300 Tonnen Sauerstoff
… in etwa 346.900 Tonnen Kohlenstoffdioxid umwandeln.
Die 349.900 Tonnen CO2 würden dabei gerade mal 31,5g weniger wiegen, als der Kohlenstoff und Sauerstoff zusammen. Diese winzige Massedifferenz entspricht gerade der Energie, die ein 100 MW Kraftwerk in einem Jahr erzeugt. Das dabei enorm viel CO2 entstehen kann, siehst du ja.