Stabilität von Metallen

Hallo,

ich vermute, daß Metall - über einen sehr langen Zeitraum gesehen - nicht so stabil ist, wie es aus der Erfahrung heraus scheint.

Die Wirkungen von Korrosion, Temperaturschwankungen etc. sollen dabei außer Betracht bleiben.

Einmal angenommen, eine Münze aus Gold, Silber oder auch aus Aluminium wird im Jahr 2006 frisch geprägt. Sie ist zylindrisch und hat ein scharfes Relief. Nun kommt sie in ein Behältnis, in dem sich nur Vakuum befindet. Die einzigen Einwirkungen auf die Münze sollen die Zeit und die kosmische Hintergrundstrahlung sein (falls dies nicht ohnehin das gleiche ist), evtl. noch Schwerkräfte.

Wie lange dauert es, bis die Münze breitgelaufen ist wie ein Plinsen ? Eine Million Jahre, eine Milliarde oder gar eine Billion Jahre ?

Im Grunde genommen ist ja jeder geformte Gegenstand so etwas wie ein Geflecht von lauter toten Schleifen aus atomaren Bahnen und Schwingungen. Aber eben bestimmt nur fast, denn nichts ist absolut, winzige Abweichungen gibt es immer, und deshalb vermute ich, daß eine Münze mit der Zeit zerfließt.

Hallo,

Im Grunde genommen ist ja jeder geformte Gegenstand so etwas
wie ein Geflecht von lauter toten Schleifen aus atomaren
Bahnen und Schwingungen. Aber eben bestimmt nur fast, denn
nichts ist absolut, winzige Abweichungen gibt es immer, und
deshalb vermute ich, daß eine Münze mit der Zeit zerfließt.

Ich glaube nicht. Und zwar aus dem einfachen Grund, dass ein zerfliessen eine Vergrößerung der Oberfläche bedeuten würde. Oberflächen sind aber energetisch ziemlich ungünstig. Die Kanten der Münze würden vermutlich im Laufe der Zeit ein bisschen weniger scharf werden, aber zerfliessen glaube ich nicht. Allerdings bin ich auch kein Experte.

An sich ist so ein Stück Metall schon was ziemlich robustes, und wenn du es mit der kosmischen Hintergrundstrahlung ins Gleichgewicht kommen lässt, wird es eine Temperatur von etwa 4 Kelvin annehmen, das ist ziemlich kalt, verdampfen wird also nichts. Es wird höchstens mal alle paar Jubeljahre ein Atom durch ein hochenergetisches Partikel der kosmischen Hintergrundstrahlung herausgeschossen, aber ich habe keine Ahnung, wie oft sowas passiert, kann also auch keine genauere Zeitabschätzung abgeben.

Grüße,
Moritz

Hallo Thorsten,

und
deshalb vermute ich, daß eine Münze mit der Zeit zerfließt.

das hängt sicher vom Metall ab, der Lagertemperatur, der Stärke des Gravitationsfeldes…

Gehen wir mal von rund 0 K aus, so bin ich recht sicher, daß die meisten Metalle stabil sind, wenn das Gravitationsfeld klein ist (sagen wir mal so wie das uns umgebende).
Bei Raumtemperatur sind eines bzr. zwei Metalle als eher instabil zu werten (Quecksilber und Gallium)
Je höher wir jetzt die Temperatur ziehen, desto mehr Metalle neigen zum zerfließen.
Der gleiche Effekt dürfte sich mit steigender Stärke der Gravitation zeigen.

Salomonische Antwort meinerseits.
Bei Raumtemperatur und Umgebungsgravitation gibt es sicher Metalle, die in endlichen Zeiten keine merkliche Verformung zeigen werden.
Ein Kandidat wäre wohl Wolfram, anderere Tantal und Niob.

Gandalf

Hallo Torsten!

Einmal angenommen, eine Münze aus Gold, Silber oder auch aus
Aluminium wird im Jahr 2006 frisch geprägt. Sie ist
zylindrisch und hat ein scharfes Relief. Nun kommt sie in ein
Behältnis, in dem sich nur Vakuum befindet. Die einzigen
Einwirkungen auf die Münze sollen die Zeit und die kosmische
Hintergrundstrahlung sein (falls dies nicht ohnehin das
gleiche ist), evtl. noch Schwerkräfte.

Zwei, drei Sachen dazu, vor allem, um die Gedanken zu schärfen:

Zeit ist keine Kraft, keine Materie/Energie und kann deswegen nichts bewirken.

Wenn Du die Größe (und Form) des Metallstücks, hier eine Münze, vorgibst, dann musst Du notwendigerweise auch die Dimensionierung des Behältnisses mit angeben. Welche Ausdehnung hat das Vakuum um die Münze herum?

Die Frage, die sich mir nun aufdrängt, lautet also: Wie wirkte sich das Vakuum (die Größe des Vakuums) um das Objekt Münze auf das Objekt Münze aus?

Und: (a) Wie auf die Stabilität der Münze als metallenes Objekt?
Und: (b) Wie auf die Stabilität des Atomgitters,
© der Atome an sich?

Wie lange dauert es, bis die Münze breitgelaufen ist wie ein
Plinsen ? Eine Million Jahre, eine Milliarde oder gar eine
Billion Jahre ?

Ich „befürchte“, die Antwort liegt entweder sehr nahe oder aber weit, weit außerhalb unseres menschlich erfassbaren Horizonts.

Im Grunde genommen ist ja jeder geformte Gegenstand so etwas
wie ein Geflecht von lauter toten Schleifen aus atomaren
Bahnen und Schwingungen. Aber eben bestimmt nur fast, denn
nichts ist absolut, winzige Abweichungen gibt es immer, und
deshalb vermute ich, daß eine Münze mit der Zeit zerfließt.

Da ist 'was dran.

Ich wünsche Dir noch viel Spaß bei weiteren Gedankenexperimenten. :smile:

CU DannyFox64

PS: Vielleicht solltest Du die Frage der „Selbstumformung“ nicht auf „Metalle“ begrenzen.

Noch ein kleiner Nachtrag:

Eigentlich kann das Vakuum an sich sich nicht auf die Münze auswirken, da ja Nichts nichts bewirken kann. Die Frage…

Die Frage, die sich mir nun aufdrängt, lautet also: Wie wirkte
sich das Vakuum (die Größe des Vakuums) um das Objekt Münze
auf das Objekt Münze aus?

…ist also in dem Sinne zu verstehen, wie die Materie der Münze sich auf die Münze selbst auswirkt. :wink:

CU DannyFox64

Interessante Frage - leider kenne ich die Antwort auch nicht wirklich…

Vakuum vorausgesetzt:

Ich kenne Verdampfen, aber dazu sollte man schon Raumtemperatur haben, und selbst da würde es sehr lange dauern, also wahrscheinlich mind. 10^20 Jahre (oder etwas länger :wink:

Das Zerfließen gehm m.E. ebenfalls nur bei Temperatur, ich würde aber sagen, das dauert nochmal wesentlich länger als das Verdampfen. Normales Glas z.B., das bei Raumtemperatur angeblich auch noch leicht flüssig ist, zerfließt ja auch nur sehr langsam…

Bis die normale kosmische Strahlung die Münze ‚abgetragen‘ hat, dauert es bestimmt auch länger als beim Verdampfen. Wobei ich glaube, dass im Weltall auch schnelle Partikel rumfliegen - wenn man also die Münze im Weltall aussetzt, dann könnte ich mir vorstellen, dass sie vielleicht dadurch als erstes ab und zu schwere Treffer hinnehmen muss (vgl. Mondkrater).

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Hallo!

Normales Glas z.B., das bei Raumtemperatur
angeblich auch noch leicht flüssig ist, zerfließt ja auch nur
sehr langsam…

Dieses Gerücht (dass Glas vor sich hin fließt) wurde schon längst als Urban Legend entlarvt: http://www.zeit.de/archiv/1997/29/stimmt29.txt.19970…

Zu der Münze möchte ich mich nicht äußern. Ich glaube zwar nicht, dass sie zerfließt, kann dies aber auch nicht vollkommen sicher ausschließen.

Michael

Dieses Gerücht (dass Glas vor sich hin fließt) wurde schon
längst als Urban Legend entlarvt:
http://www.zeit.de/archiv/1997/29/stimmt29.txt.19970…

Danke - wieder was gelernt!

Hallo Michael,

Normales Glas z.B., das bei Raumtemperatur
angeblich auch noch leicht flüssig ist, zerfließt ja auch nur
sehr langsam…

Dieses Gerücht (dass Glas vor sich hin fließt) wurde schon
längst als Urban Legend entlarvt:
http://www.zeit.de/archiv/1997/29/stimmt29.txt.19970…

So kann man das auch nicht sagen. Es wurde nur festgestellt, dass die alten Kirchenfenster nicht aus besagtem Grund unten dicker sind. Man kann schon davon ausgehen, dass Glas, wie vermutlich jeder andere Festkörper auch, langsam fließt. Allerdings sind die Zeiträume, in denen sich das auswirkt, sehr viel größer als die kaum mehr als 1000 Jahre, die so ein altes Fenster auf dem Buckel hat.

Jörg

Hallo
Doch, so eine Münze hält recht lange.
Zum Thema Vakuum fällt mir ein, Zink ist bei Raumtemperatur zum Beispiel nicht geeignet, da es verdunstet(sublimiert) wie ein Stück Eis im Winter bei trockener Luft.
Wie stark dieser Effekt bei anderen Metallen ist, kann ich aber nicht genau sagen.
Ein Gebrauchsmetall besteht in der Regel aus Kristalliten, welche wiederum aus einzelnen Kristallen bestehen.
Ein Kristall hält alle Atome in einem Gitter fest, und zum Beispiel für eine Verschiebung von Ebenen des Gitters entsprechend einer Umformung muß eine bestimmte(große) Kraft aufgewendet werden.
Kosmische Strahlung kann sicher Störungen bewirken, aber in allem ist Metall auch hier das dauerhafteste.

MfG
Matthias

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