Frage an die Naturwissenschaftler

[Pocolino]

Liebe Leute,

ich finde gerade keine Ruhe, wegen einer ziemlich dämlichen Frage. Also eine wirklich dämliche aber vielleicht mag sich jemand dazu herablassen sie mir zu beantworten:

Ich habe eben darüber gegrübelt ob sich die Masse zwischen Edukten und Produkten bei chemischen Reaktionen ändert. Habe mal ein wenig gegoogelt und lese ständig, dass die Masse insgesamt unverändert bleibt, aber das leuchtet mir nicht ein. In einer exothermen Reaktion, etwa der Oxidation wo eine ganze Menge an Photonen freigesetzt werden (year ich steh auf leuchtende Fackeln), müssten doch die Produkte letztlich leichter sein. Die freigesetzte Bindungsenergie käme doch andernfalls aus dem Nichts oder irre ich mich?

Sry manchmal kommen mir blöden Fragen.

[Lanthan]

Soweit ich weiß haben Photonen keine Masse. Es sind Strahlungswellen, die entstehen wenn die statische Energie zwischen Molekülbindungen aufgelöst wird. Frag mich nicht, wie genau die entstehen, ich bin in Chemie durchgefallen. Zwei mal.

[orthonormal]

Mein physikalisches Halbwissen sagt: Ja, die Produkte sind hinterher tatsächlich etwas leichter, und die Differenz steckt in der Energie (und damit der Masse) der Photonen.

Bei chemischen Reaktionen ist die freigesetzte Energie allerdings vergleichsweise gering, sodass man es nicht wirklich merkt. Bei der Erforschung der Kernspaltung wurde diese Methode allerdings tatsächlich benutzt, um die frei werdende Energie abzuschätzen.

[Kief]

Ja, die Kernfrage dabei ist: welches Gewicht haben Photonen?
Und wie misst man das? (E=mc² waer die Berechnung, aber Du hast es ja auch mit der praktischen Frage zu tun.)

Welche Messgenauigkeit also muesstest Du hinbekommen, um das Gewicht der emittierten Energie zu pruefen?

Habs jetzt nicht durchgerechnet, aber ich gehe mal davon aus, dass es leichter ist, den Massendefekt zu messen. Der ebenfalls die involvierte Energie darstellt, nur im Atomkern.


CU, Kief

[Pocolino]

Habs jetzt nicht durchgerechnet, aber ich gehe mal davon aus, dass es leichter ist, den Massendefekt zu messen. Der ebenfalls die involvierte Energie darstellt, nur im Atomkern.

Aber der Atomkern dürfte doch in keinster Weise berührt werden. Oder meinst du das Atom als Ganzes?

[Marcel]

Das ist relativ einfach, die Energie der freigesetzten Photonen ist E=h*f (h= planksches Wirkunsquantum) und seit Einstein wissen wir das Energie und Masse äquivalent sind über E=mc^2 daraus folgt h*f/c^2=Delta m. Aber da man das in für den Chemiker handelsüblichen Massen mit normalen Messinstrumenten nicht nachweisen kann ist für die die Masse konstant.

[Marcel]

Ganz vergessen, die Thermische Energie. Aber für die gilt das selbe, also einfach dazu addieren

[Pocolino]

Wofür steht das f, für die Frequenz des Lichts? Das Planksche Wirkungsquantum ist doch nur marginal größer als 0 oder? In dem Falle dürftedie Massedifferenz ja wirklich weniger als marginal sein.

[Marcel]

Wofür steht das f, für die Frequenz des Lichts? Das Planksche Wirkungsquantum ist doch nur marginal größer als 0 oder? In dem Falle dürftedie Massedifferenz ja wirklich weniger als marginal sein.

Ganz genau, f ist die Frequenz. Und ja, mit deiner Waage Zuhause kannst du das nicht Messen. Anzumerken hier ist natürlich dass das die Energie eines einzelnen Photons ist, du müsstes also aus der Lichtstärke erst mal auf die Anzahl der emittierten Photonen zurück rechnen. Das dürfte aber schnell in die 10^6 oder sogar noch mehr gehen, hab da keine Erfahrung mit vielleicht sind es auch 10^9 oder noch mehr, je nach Dauer und Intensität der Verbrennung natürlich, aber wie gesagt hier bin ich im Bereich der Spekulation. Kann man aber bestimmt recherchieren

[Kief]

Habs jetzt nicht durchgerechnet, aber ich gehe mal davon aus, dass es leichter ist, den Massendefekt zu messen. Der ebenfalls die involvierte Energie darstellt, nur im Atomkern.

Aber der Atomkern dürfte doch in keinster Weise berührt werden. Oder meinst du das Atom als Ganzes?

Bei chemischen Reaktionen ist der Atomkern nicht beruehrt, richtig.
Habe es ja nur als Vergleich angesprochen.

Weil beim Massendefekt das Gewicht des Atomkerns geringer ist, als es die einzelnen Bestandteile erwarten liessen. Auch dort hat die Energie Einfluss auf das Gewicht.
Nur ist es dort auffaelliger.

Deshalb sagte ich ja, dass es dort leichter zu bestimmten ist, als bei der chemischen Reaktion.


CU, Kief

[Marcel]

Habs jetzt nicht durchgerechnet, aber ich gehe mal davon aus, dass es leichter ist, den Massendefekt zu messen. Der ebenfalls die involvierte Energie darstellt, nur im Atomkern.

Aber der Atomkern dürfte doch in keinster Weise berührt werden. Oder meinst du das Atom als Ganzes?

Bei chemischen Reaktionen ist der Atomkern nicht beruehrt, richtig.
Habe es ja nur als Vergleich angesprochen.

Weil beim Massendefekt das Gewicht des Atomkerns geringer ist, als es die einzelnen Bestandteile erwarten liessen. Auch dort hat die Energie Einfluss auf das Gewicht.
Nur ist es dort auffaelliger.

Deshalb sagte ich ja, dass es dort leichter zu bestimmten ist, als bei der chemischen Reaktion.


CU, Kief

In wiefern ist das denn beim Atomkern auffälliger?

[Pocolino]

Habs jetzt nicht durchgerechnet, aber ich gehe mal davon aus, dass es leichter ist, den Massendefekt zu messen. Der ebenfalls die involvierte Energie darstellt, nur im Atomkern.

Aber der Atomkern dürfte doch in keinster Weise berührt werden. Oder meinst du das Atom als Ganzes?

Bei chemischen Reaktionen ist der Atomkern nicht beruehrt, richtig.
Habe es ja nur als Vergleich angesprochen.

Weil beim Massendefekt das Gewicht des Atomkerns geringer ist, als es die einzelnen Bestandteile erwarten liessen. Auch dort hat die Energie Einfluss auf das Gewicht.
Nur ist es dort auffaelliger.

Deshalb sagte ich ja, dass es dort leichter zu bestimmten ist, als bei der chemischen Reaktion.


CU, Kief

Achso du meinst etwa, dass die Masse, was weiß ich von einem Heliumkern kleiner ist, als jene von 2 Protonen und 2 Neutronen, aus denen dieser ja eigentlich besteht. Das heißt doch dann, dass diese Bindungsenergie negative Energie ist. Im Proton selbst ist der Effekt doch umgekehrt, dass die Masse der Quarks viel viel viel geringer ist, als jene des Protons, dass sich aus ihnen zusammensetzt.

[Marcel]

Quasi aber lass mal lieber die Quarks weg, das ist ein wenig komplizierter. Die Massendifferenz von Protonen + Neurtonen im Kern ist eben die benötigte Bindungsenergie die beim Zerfall wieder frei wird.

PS es gibt keine negative Energie

[Pocolino]

Lass mir meine Dummheit

[Pocolino]

Quasi aber lass mal lieber die Quarks weg, das ist ein wenig komplizierter. Die Massendifferenz von Protonen + Neurtonen im Kern ist eben die benötigte Bindungsenergie die beim Zerfall wieder frei wird.

PS es gibt keine negative Energie

Jetzt muss ich doch nochmal stupide nachhaken. Wenn Masse ja letztlich irgendwie komprimierte Energie ist (das habe ich zumindest irgendwo mal gelesen) und in dem Gesamtsystem des Atomkerns zusätzlich zu den Nukleonen noch diese Bindungsenergie dabei ist, müsste doch die Gesamtmasse größer sein als die Summe ihrer Teile. Hmmmm

[Kief]

Achso du meinst etwa, dass die Masse, was weiß ich von einem Heliumkern kleiner ist, als jene von 2 Protonen und 2 Neutronen, aus denen dieser ja eigentlich besteht.

Ja, wie Marcel beantwortet hat.
Thx, Marcel.

Was ich mit "leichter messbar" meine?
Zunaechst mal ist die Groessenordnung so relevant, dass es dafuer einen Begriff gibt ...
Den Pocolino bei Wikipedia nachschlagen kann.

Ausserdem findet er dort ein handfestes Beispiel:
bei Helium betraegt der Massendefekt grob 0,5% vom Gewicht.
Eine solche Genauigkeit duerfte sogar mit bezahlbaren Geraeten erreichbar sein.

Um den Gewichtsverlust durch Photonen/Waermeabgabe bei chemischen Reaktionen zuberecnen, duerfte man eine wesentlich genauere Apparatur zu organisieren haben.
Das duerfte etwas kleiner sein, der Unterschied ...
wie gesagt, hab das nicht durchgerechnet, aber ich gehe davon einfach mal aus ...


CU, Kief

[Pocolino]

Quasi aber lass mal lieber die Quarks weg, das ist ein wenig komplizierter. Die Massendifferenz von Protonen + Neurtonen im Kern ist eben die benötigte Bindungsenergie die beim Zerfall wieder frei wird.

PS es gibt keine negative Energie

Jetzt muss ich doch nochmal stupide nachhaken. Wenn Masse ja letztlich irgendwie komprimierte Energie ist (das habe ich zumindest irgendwo mal gelesen) und in dem Gesamtsystem des Atomkerns zusätzlich zu den Nukleonen noch diese Bindungsenergie dabei ist, müsste doch die Gesamtmasse größer sein als die Summe ihrer Teile. Hmmmm

Hat sich erledigt. Die Bindungsenergie wird frei -> niedriger energetischer Zustand des Atomkerns -> niedrigere Massen. Manchmal ist es doch nicht so schwer .

[Marcel]

Quasi aber lass mal lieber die Quarks weg, das ist ein wenig komplizierter. Die Massendifferenz von Protonen + Neurtonen im Kern ist eben die benötigte Bindungsenergie die beim Zerfall wieder frei wird.

PS es gibt keine negative Energie

Jetzt muss ich doch nochmal stupide nachhaken. Wenn Masse ja letztlich irgendwie komprimierte Energie ist (das habe ich zumindest irgendwo mal gelesen) und in dem Gesamtsystem des Atomkerns zusätzlich zu den Nukleonen noch diese Bindungsenergie dabei ist, müsste doch die Gesamtmasse größer sein als die Summe ihrer Teile. Hmmmm

Masse ist keine komprimierte Energie, Masse und Energie ist Quantenmechanisch äquivalent, nur in der Makroskopischen Welt kann man das so genau differenzieren wie es unsere Intuition vorgibt, deswegen ist das etwas schwer zu verstehen. Das mit der Gesamtmasse hat was mit der Ruheenergie der Teilchen zu tuen, aber ich glaube nicht dass ich das aus dem Stegreif so erklären kann das es verständlich ist. Wenn es dich wirklich interessiert kann ich dir zwei Standardwerke zum einstieg empfehlen, einmal den Haken, Wolf: Atom und Quantenphysik und dann den Povh: Teilchen und Kerne. Privatkopien sind ja erlaubt oder? (PN)

[Kief]

Wenn Masse ja letztlich irgendwie komprimierte Energie ist (das habe ich zumindest irgendwo mal gelesen) und in dem Gesamtsystem des Atomkerns zusätzlich zu den Nukleonen noch diese Bindungsenergie dabei ist, müsste doch die Gesamtmasse größer sein als die Summe ihrer Teile. Hmmmm

Die Energie kommt aber nicht dazu.
Die Bindungskraft ist keine von aussen eingefuegte Energie.

Ganz im Gegenteil.
Bei der Fusion von Protonen und Neutronen wird ja sogar Energie frei.
(Reden wir jetzt mal nicht von der Fusion und Spaltung groesserer Kerne.)
Woher also kommt diese freigesetzte Energie?

Diese abgegebene Energie kannst Du anhand des geringeren Gewichtes nachvollziehen.
Mit der ausgestrahlten Energie geht auch etwas Gewicht floeten.


CU, Kief

PS:
War zu langsam, aber egal, jetzt hab ich fertig getippt.

[Marcel]

Wenn Masse ja letztlich irgendwie komprimierte Energie ist (das habe ich zumindest irgendwo mal gelesen) und in dem Gesamtsystem des Atomkerns zusätzlich zu den Nukleonen noch diese Bindungsenergie dabei ist, müsste doch die Gesamtmasse größer sein als die Summe ihrer Teile. Hmmmm

Die Energie kommt aber nicht dazu.
Die Bindungskraft ist keine von aussen eingefuegte Energie.

Ganz im Gegenteil.
Bei der Fusion von Protonen und Neutronen wird ja sogar Energie frei.
(Reden wir jetzt mal nicht von der Fusion und Spaltung groesserer Kerne.)
Woher also kommt diese freigesetzte Energie?

Diese abgegebene Energie kannst Du anhand des geringeren Gewichtes nachvollziehen.
Mit der ausgestrahlten Energie geht auch etwas Gewicht floeten.


CU, Kief

PS:
War zu langsam, aber egal, jetzt hab ich fertig getippt.

Oh ja, das ist ne schöne Erklärung. Wenn man manchmal nicht so blöd wäre würde man selbst drauf kommen