Physik

Wissenschaft Physik
#1

Liebe/-r Experte/-in,

Guten Tag ,

ich bräuchte Hilfe bei der Berechnung von der Coulomb Kraft und der Anzahl Atomen:

  1. Wie gross ist die Anzahl Elektronen in 1 g Kohlenstoff?

=> man muss zu erst die Anzahl Atome berechnen : n = m(Körper) / m(Atom)

die Masse des Kohelnstoffatoms ist ja 12 u = 1.99 * 10^-23 gramm

aber was ist die Masse des Körpers?? wenn ich als Ergebnis 5.01 + 10 ^22 Atome bekomme???

Wie muss ich dann weiterfahren??

  1. 2 Punktladungen q1= 5 * 10 ^-6 C und q2 = -10*10^-8 C sind gegeben.

Wie gross ist die Anziehungskraft bei 10 cm Abstand???

=> Wenn ich die Formel : F© = k * (q1*q2)/r^2 betrachte und k ist ja 9 " 10 ^9

bekomme ich : -0.45

doch die Lösung wäre 0.0045???

Könnten Sie mir bitte helfen???

vielleicht liegts am Rechner??

Vielen Dank für die Hilfe!

Aurelio

#2

Zu Frage 1:

Stichwort Avogadrozahl (Begriff nachschlagen!).

12 g Kohlenstoff enthalten rund 6 mal 10 hoch 23 Atome. 1 g Kohlenstoff enthält also 1/12 = 5 mal 10 hoch 22 Atome. Ordnungszahl von Kohlenstoff = 6 = Protonenzahl. Für ein ungeladenes Atom (Grundzustand) ist das identisch mit der Anzahl der Elektronen. 5 mal 10 hoch 22 multipliziert mit 6 ergibt 3 mal 10 hoch 23 Elektronen in 1 g Kohlenstoff.

Zu Frage 2:

Betrag der Kraft = 0,45 N. Wenn nach dem Betrag gefragt ist, wäre kein Vorzeichen (bzw. ein positives) zu setzen.
Will man berücksichtigen, daß eine Ladung negativ ist (bzw. die beiden Ladungen unterschiedliche Vorzeichen haben), würde man sagen, es ist eine Anziehungskraft. Bei gleichem Vorzeichen: abstoßende Kraft.

#3

Liebe/-r Experte/-in,

Guten Tag ,

ich bräuchte Hilfe bei der Berechnung von der Coulomb Kraft
und der Anzahl Atomen:

  1. Wie gross ist die Anzahl Elektronen in 1 g Kohlenstoff?

=> man muss zu erst die Anzahl Atome berechnen : n =
m(Körper) / m(Atom)

die Masse des Kohelnstoffatoms ist ja 12 u = 1.99 * 10^-23
gramm

1 mol Kohlenstoff sind (Atomgewicht C ist 12) sind 12 g - also enthalten 12 g C 6,6023*10^23 Atome also enthält 1 g ca 5,05 *10^22.
Da C die Ordnungszahl 6 hat entält 1 Atom 6 elektronen also enthält 1 g C
ca 3,03 *10^23 Elektronen…

aber was ist die Masse des Körpers?? wenn ich als Ergebnis
5.01 + 10 ^22 Atome bekomme???

Wie muss ich dann weiterfahren??

  1. 2 Punktladungen q1= 5 * 10 ^-6 C und q2 = -10*10^-8 C
    sind gegeben.

Wie gross ist die Anziehungskraft bei 10 cm Abstand???

=> Wenn ich die Formel : F© = k * (q1*q2)/r^2 betrachte
und k ist ja 9 " 10 ^9

bekomme ich : -0.45

was richtig ist - also ist entweder ein Fehler in der Aufgabenstellung oder du hast
die Entfernung und/oder eine der Ladungsangaben falsch abgeschrieben…

doch die Lösung wäre 0.0045???

Könnten Sie mir bitte helfen???

vielleicht liegts am Rechner??

Vielen Dank für die Hilfe!

Aurelio

#4

Hausaufgaben?

  1. 1g
    dann elektronen von C zaehlen
  2. cm sind nicht m ?
    Best
    C
#5

Hi!

ich bräuchte Hilfe bei der Berechnung von der Coulomb Kraft
und der Anzahl Atomen:

  1. Wie gross ist die Anzahl Elektronen in 1 g Kohlenstoff?

=> man muss zu erst die Anzahl Atome berechnen: n = m(Körper)
/ m(Atom)

die Masse des Kohelnstoffatoms ist ja 12 u = 1.99 * 10^-23
gramm

aber was ist die Masse des Körpers?? wenn ich als Ergebnis

Ist das eine Scherzfrage? Das Gewicht ist doch vorgegeben!

Für mich wäre hier die Frage, ob die Avogrado- Konstante verwendet werden darf …

5.01 + 10 ^22 Atome bekomme???

Soll das heraus kommen?

Wie muss ich dann weiterfahren??

? Selbst keine Idee? Anzahl der Atome bekannt, was fehlt dann, um auf die gesamteElektronenzahl zu kommen, na? - !

  1. 2 Punktladungen q1= 5 * 10 ^-6 C und q2 = -10*10^-8 C
    sind gegeben.

Wie gross ist die Anziehungskraft bei 10 cm Abstand???

=> Wenn ich die Formel :     F© = k * (q1*q2)/r^2 betrachte
und k ist ja 9 " 10 ^9 

bekomme ich : -0.45 

doch die Lösung wäre 0.0045???

Bitte alle Größen in den gleichen Einheiten angeben und die Zehnerpotenzen richtig mitführen. Hat schon oft geholfen. 

Könnten Sie mir bitte helfen???

vielleicht liegts am Rechner??

PEBKAC

Vielen Dank für die Hilfe!

Aurelio

Hilft’s denn?

Gruß, B. 

#6

Lieber Aurelio,

Zu Frage 1:
Ich würde lieber das molare Gewicht von Kohlenstoff, 12.01g/mol, benutzen. Der Körper, den Du suchst, sind die 1g Kohlenstoff. So bekommst Du die Anzahl der Mole an Kohlenstoff heraus. Und da Du ja weißt, wie viele Elektronen ein Kohlenstoffatom hat, bekommst Du logischerweise auch gleich die Anzahl der Mole an Elektronen heraus. Es ist im übrigen auch absolut in Ordnung diese Anzahl in der Einheit „mol“ anzugeben. Um dies in die Anzahl einzelner Elektronen umzurechnen mußt Du nur mit der Avogadro-Konstante multiplizieren.

Zu Frage 2:
Erstens glaube ich, daß in Deiner Formel ein Minuszeichen fehlt. Zweitens wundere ich mich über die merkwürdige Darstellung mit einem dimensionslosen „k“. Besser wäre es, wenn Du die richtige Formel nimmst und sie mit allen Einheiten hinschreibst. Das sieht mir so aus, als hättest Du die Einheiten nicht korrekt verrechnet.

Ich hoffe, das hilft.

Viele Grüße
Andreas

#7

Die Masse des Körpers ist, wie in der Aufgabe formuliert gerade 1g. Um die Anzahl an Elektronen zu bekommen, muss man das ganze mit 6 multiplizieren, da jedes Kohlenstoff Atom 6 Elektronen hat.

Wichtig bei physikalischen Größen ist, dass man immer eine Einheit angibt. so haben sowohl Kraft, als auch das k eine Einheit. Aber wenn ich davon ausgehe, dass die üblichen SI-Einheiten verwendet wurden, dann ist die Zahl 0.0045 richtig.
Das Vorzeichen tut hierbei nichts zur Sache, da es nur um die Größe der Kraft geht. Bei den Kommastellen musst du dich beim Taschenrechner vertippt haben.
Um solche ärgerlichen Fehler zu vermeiden kann man die ganze rechnung auch im Kopf machen, wenn man die Potenzregeln beherrscht :wink:

#8

Hallo Aurelio,

sieh mal im Periodensystem der Elemente nach. Dort ist angegeben,wieviele Protonen im Kern eines C-Atoms sind. Die Anzahl der Elektronen ist gleich der Anzahl der Protonen. Wenn du das Gewicht eines C-Atoms kennst,
dann brauchst du nur noch ausrechnen, wieviele C-Atome in einer bestimmten Masse sind. Diese Anzahl multipliziert mit der Anzahl der Protonen im Kern
eines C-Atoms ist die Gesamtzahl an Elektronen. Aber Vorsicht: Kohlenstoff ist nie ganz rein. Auch spielt die Elektronenkonfiguration (z.B. Plasma, aber auch die mittlere Dichte der Gesamtmasse eine Rolle, auch, ob du es mit Kugel-, oder Lamellengraphit zu tun hast.

Bei der anderen Frage muß ich aus Zeitgründen erst mal passen…

#9

Ich glaube eigentlich nicht dass das hier der ideale Ort für diese Frage ist, aber sei’s drum…

  1. Wie gross ist die Anzahl Elektronen in 1 g Kohlenstoff?

=> man muss zu erst die Anzahl Atome berechnen:
n = m(Körper) / m(Atom)

die Masse des Kohelnstoffatoms ist ja 12 u = 1.99 * 10^-23
gramm

aber was ist die Masse des Körpers??

Steht doch in der Frage: 1 g (also die Masse des Kohlenstoffs, von dem du die Anzahl der Atome wissen wolltest)

Wie muss ich dann weiterfahren??

Die Anzahl der Atome hast du ja schon hingeschrieben - jetzt musst du nur noch mit der Anzahl der Elektronen je Atom multiplizieren (Wie viele Elektronen hat ein Kohlenstoff-Atom?)

  1. 2 Punktladungen q1= 5 * 10 ^-6 C und q2 = -10*10^-8 C
    sind gegeben.

Wie gross ist die Anziehungskraft bei 10 cm Abstand???

=> Wenn ich die Formel : F© = k * (q1*q2)/r^2 betrachte
und k ist ja 9 " 10 ^9

bekomme ich : -0.45

Wenn da noch die Einheit der Kraft dahinter stehen würde, würde ich zustimmen. Ich komme jedenfalls auf den gleichen Zahlenwert.

doch die Lösung wäre 0.0045???

In Hektonewton vielleicht…

Alex

#10

Hallo Aurelio,

ich bräuchte Hilfe bei der Berechnung von der Coulomb Kraft
und der Anzahl Atomen:

  1. Wie gross ist die Anzahl Elektronen in 1 g Kohlenstoff?
    => man muss zu erst die Anzahl Atome berechnen
    n = m(Körper)/ m(Atom)
    die Masse des Kohlenstoffatoms ist ja 12 u = 1.99 * 10^-23
    gramm

==> richtig gerechnet
Ein anderer Weg - der mir besser gefällt:

  • Kohlenstoff hat die relative Atommasse 12,01 g/mol
  • 1 mol sind xx Atome ==> 1 Kohlenstoffatom hat eine Masse von 1.994 10^-23 g (gleiches Egebnis)

aber was ist die Masse des Körpers?? wenn ich als Ergebnis
5.01 + 10 ^22 Atome bekomme???

==> in der Aufgabenstellung heisst es: 1g Kohlenstoff
1 Atom Kohlenstoff entspricht 1.994 10^-23 g
x Atome Kohlenstoff entsprechen 1 g
==> Dreisatz!!

Wie muss ich dann weiterfahren??

==> in der Aufgabenstellung heisst es: Wie groß ist die Anzahl der Elektronen in 1g Kohlenstoff
==> Wieviel Elektronen hat ein Kohlenstoffatom?

  1. 2 Punktladungen q1= 5 * 10 ^-6 C und q2 = -10*10^-8 C
    sind gegeben.

Wie gross ist die Anziehungskraft bei 10 cm Abstand???

=> Wenn ich die Formel : F© = k * (q1*q2)/r^2 betrachte
und k ist ja 9 " 10 ^9

bekomme ich : -0.45

doch die Lösung wäre 0.0045???

    1. Tip: immer die Masseinheiten betrachten
      k=8.9*10^9 Vm/(As)
  2. Ich komme auch auf -0.45 (hier fehlt noch die Maßeinheit);
    0.0045 bekomme ich, wenn der Abstand 1m ist

Gruß
Albert

#11

Eigentlich entspricht die Anzahl der Protonen der Anzahl der Elektronen. Es muss aber auch unterschieden werden, ob ein Stoff atomar vorliegt oder in einem Molekülverbund. Bei hohen Dichten können sich benachbarte Atome ein Elektron teilen. Es kann aber auch ein Ladungsüberschuss vorhanden sein, so dass zuviele Elektronen vorhanden sind. Springen diese, dann fließt ein elektrischer Strom. Das beste Beispiel hierfür ist, wenn eine Potentialdifferenz vorliegt. Dann fließen die Elektronen quasi vom höherwertigen auf das niederwertige Material.Gehen wir davon aus, dass es sich bei dem betrachteten Stoff um eine homogene Masse ohne Potentialdifferenz handelt, so entspricht die Anzahl der Protonen der Anzahl an Elektronen.Die Fragestellung entbehrt leider
aller notwendigen Details wie Dichte, Potentialdifferenz, Reinheit usw. Daher ist auch nur die einfache Antwort möglich (Anzahl der C-Atome welche die Gesamtmasse bilden, multipliziert mit der Anzahl der Protonen).

Ohne Gewähr (weil nur im Kopf gerechnet) sind in einem Gramm elementaren Kohlenstoff ca. 3,011 x 10²² Elektronen vorhanden.

Das noch:

Bei der Gleichung F© = k * (q1*q2)/r^2 wird, wenn ich mich recht erinnere, in dm eingegeben. Es ergibt sich somit:

F©= (9x10^9) x (10x10^-8) x (5x10^-6) / 1 = 0,0045

Die Angabe q2 = -10x10^-8 kann so nicht stimmen (das Vorzeichen ist falsch).

Die richtige Gleichung müsste lauten:

F=(1/(4 x Pi x 8,854187817 x 10^-12) x ((q1 x q2)/r^2) x (r / r)

Bei den angegebenen Werten komme ich auf -0,449

Die obige Gleichung entspricht direkt dem Coulomb’schen Gesetz (mit
8,854187817x10^-12 gleich der Influenzkonstante).

Das Ergebnis -0,449 muss also stimmen, weil hier der Radius in Metern (also
0,1m =10cm) eingegeben wird.

Ohne Literatur fällt mir erst mal nichts mehr ein, wie da 0,0045 raus kommen
soll.

#12

Hallo,

  1. Kohlenstoff hat 6 Elektronen pro Atom. Du benötigst also nut die Anzahl der Atome und musst mit sechs multiplizieren.
  2. Ein Minuszeichen kommt aus der Formel ganz sicher nicht raus. Schreibe die Umstellung noch einmal ordentlich hin und rechne in Ruhe nach.

Grüße,

Carsten