E=mc2

Jobius

Hallo mensen,

Ik ben bezig met mijn profiel werkstuk over kernsplijting en Waarom er zoveel energie vrijkomt.

Nu weet ik dat er bij kernsplijting een stukje van de massa word omgezet in energie.

maar ik vroeg me af hoe dat zomaar kan ?

Dus mij vraag is:

Hoe word massa omgezet in energie tijdens kernsplijting ?

Verdere tips en informatie voor mijn profielwerkstuk is natuurlijk altijd welkom.

Groetjes,

Jobius

Bart

Dat lijkt me nu net de vraag die je in je profielwerkstuk zal moeten beantwoorden. Je verwacht toch niet dat wij nu een volledig antwoord geven, zodat jij die copy-paste in je PWS kunt plaatsen?

Wat heb je zelf al gevonden?

Jobius

nee ik zou het zoizo niet kopiëren want dat zien ze op school met zo'n programmatie

Maar het is vooral omdat ik een beetje vast zit nu. en dan kan ik daar weer op verder zoeken.

ik heb al redelijk wat gevonden maar wil je dat ik die 4 a 5 kantjes kopieer en plak ?

Jan van de Velde

wil je dat ik die 4 a 5 kantjes kopieer en plak ?

Nee, want als je 4-5 kantjes nodig hebt en dan nóg de kern van de zaak (pun not intended) niet hebt lijkt me dat zinloos.

Laten we dan eens anders beginnen: E=mc² . Wat vertelt jou dit verband? De constante c² mag je daarbij buiten beschouwing laten.

Jobius

Energie en massa zijn gelijk. oftewel je kan energie omzetten in massa en andersom.

Jan van de Velde

je kan energie omzetten in massa en andersom.

laten we zeggen dat energie en massa uitwisselbaar zijn (tot op zekere hoogte)

Hoe wordt massa omgezet in energie tijdens kernsplijting ?

Goed, kijken we eens naar een simpele chemische reactie: hoe komt het dat er energie (warmte) vrijkomt bij bijvoorbeeld de verbranding van methaan:

CH₄ + 2O₂ Afbeelding

CO₂ + 2H₂O

Jobius

Ik weet niet hoe ik moet uitleggen hoe daar energie bij vrij komt. dit is dus precies het punt waar ik ook vastloop met mijn pws.

Jan van de Velde

Nou komen dus we waar we wezen moeten, dwz bij je wérkelijke probleem.

Simpel gezegd: Alles in het heelal streeft naar een positie met zo weinig mogelijk potentiële energie. Een appel aan een boom heeft een potentiële energie. Eenmaal gevallen is die potentiële energie afgenomen. Die is in eerste instantie omgezet in bewegingsenergie en tenslotte in warmte.

Naar boven vallen doet die potentiële energie toenemen, en dat gebeurt dus niet (spontaan).

Twee atomen gaan met elkaar een binding aan als dat hun potentiële energie t.o.v. elkaar vermindert. Die binding openpeuteren kost dus energie, want je gaat onvermijdelijk potentiële energie aan dat systeem van atomen toevoegen.

Dat noemen we ook wel bindingsenergie (BINAS tabel 58).

Rekenvoorbeeld (willekeurige en idioot hoge getallen): In een potje met moleculen X-Y en atomen Z verbreek je één binding X-Y met een energie van -10 J en maak je in die plaats één binding Y-Z met een bindingsenergie van -14,5 J. Dan komt er 4,5 J aan warmte vrij. Heeft die warmte eenmaal het potje verlaten dan is de energietoestand van die paar atomen die hierbij betrokken waren (en dus van het potje als geheel) met een totaal van 4,5 J afgenomen.

Merk trouwens op dat je voor deze reactie zélf een "duwtje" van 10 J moest geven, want X-Y moest eerst verbroken worden vóórdat Y-Z gevormd kon worden. Maar, als je dat drie keer doet heb je een "voorraad" van 3x14,5 = 43,5 J waarmee je dus viér volgende X-Y bindingen kunt openbreken enz enz. Als die vrijkomende energie dus goed terechtkomt gaat de reactie vanzelf verder.

Vraag niet waarom (want er is niemand die weet wát energie nou precies is, en over wat massa precies is zijn we het ook niet eens) maar er blijkt dus een relatie te bestaan tussen energie en massa, E=mc². En inderdaad, als we met het eerder genoemde potje versnellingsproefjes en zo gaan doen dan blijkt de nieuwe massa na dat eerste reactietje met (4,5/c²) kg verminderd te zijn.

Zover mee?

Jobius

Een appel aan een boom heeft een potentiële energie. Eenmaal gevallen is die potentiële energie afgenomen. Die is in eerste instantie omgezet in bewegingsenergie en tenslotte in warmte.

Ik snap hier nog niet helemaal waarom de potentiële energie word omgezet in warmte ? en is de potentiële energie 0 op het moment dat de appel op de grond ligt ?

Jan van de Velde

Ik snap hier nog niet helemaal waarom de potentiële energie word omgezet in warmte ?

wet van behoud van energie: energie wordt niet uit het niets gecreëerd en kan ook niet zomaar in het niets verdwijnen. De appel heeft hoogte (potentiële -zwaarte- energie) verloren in ruil voor bewegingsenergie (hij viel sneller en sneller) maar werd uiteindelijk "afgeremd" door de ondergrond. Bewegingsenergie ook 0 geworden, energie moet ergens gebleven zijn, gaan we heel precies meten dan constateren we dat appel en ondergrond een beetje in temperatuur zijn toegenomen.

en is de potentiële energie 0 op het moment dat de appel op de grond ligt ?

For all practical purposes wel, maar de afstand tot het middelpunt van de aarde is nog steeds ruim 6350 km. In zwaarte-energieberekeningen reken je daarom ook altijd met de VERANDERING VAN hoogte.

Jobius

Okey, nu snap ik het. fijn dat je de tijd neemt om me te helpen

Alkartus

Ik snap hier nog niet helemaal waarom de potentiële energie word omgezet in warmte ? en is de potentiële energie 0 op het moment dat de appel op de grond ligt ?

Het is sowieso niet zo handig om waarom-vragen te gaan stellen hier. Ik weet dat het de meest interessante vragen zijn, maar natuurkundigen houden zich bezig met het bestuderen en beschrijven van het universum. Zullen zeggen hoe je iets kunt beschrijven en uitrekenen en wat de relaties zijn, maar waarom...? Daar doen ze niet aan.

Jan van de Velde

Als dat dan je enige problemen met het voorgaande waren:

Net zo goed als tussen de atomen in een molecuul bestaan er dus krachten tussen de deeltjes (protonen en neutronen) in een atoomkern, en is er dus een vorm van "bindings"energie tussen al die deeltjes onderling. Die deeltjes passen allemaal wat lekkerder of minder lekker samen in een kern. Denk je hierbij zoiets in als een zakje met knikkers waarbij één knikker een beetje uitsteekt, en zodra je die knikker in de rest van de "knikkerbol" probeert te duwen floept er ergens anders een andere knikker een beetje naar buiten.

Lekkerder of minder lekker passend, dwz energetisch gunstiger of minder gunstig, waarbij met "gunstiger" altijd een toestand van lagere potentiële energie wordt bedoeld. De appel ligt stabieler op de grond (een duwtje verandert dan niet zoveel) als dat die aan de boom hangt.

Het potentiële-energiesommetje in ²³⁸U (uranium) bijvoorbeeld (92 protonen en 146 neutronen) is niet zo heel gunstig. Net als voor die hangende appel, een klein duwtje en hij valt een heel eind. Geef een ²³⁸U kern een "duwtje" en hij valt uiteen in een ²³⁴Th (thorium) kern en een heliumkern (een alfadeeltje). Als je in die beide kernen alle potentiële energieën optelt valt het optelsommetje lager uit dan voor de ²³⁸U-kern. Daar komt dus energie bij vrij.

De krachten tussen de deeltjes in een kern zijn véél groter dan de krachten tussen de atomen in een molecuul. We praten dus ook over véél grotere bindingsenergieën. Bij het vervallen van 1 kg instabiele uraniumatomen komt dan ook net zoveel energie vrij als uit het verbranden van tonnen en tonnen steenkool.

En daarbij geldt (uranium of steenkool, doet er niet toe) altijd E=mc² : watr er aan (bindings)energie vrijkomt is ook na te gaan aan de hand van het verschil in massa tussen begin- en eindproduct(en).

oefeningetje: zoek in BINAS (tabel 7) op de massa's van twee protonen, twee neutronen en twee elektronen, en tel bij elkaar op.

zoek dan in tabel 25 op de atoommassa van 1 heliumatoom (dat je uit bovengenoemde deeltjes kunt samenstellen). Vergelijk en trek je conclusie.

Jan van de Velde

maar waarom...? Daar doen ze niet aan.

Daar doen natuurkundigen wél aan. Dat is eigenlijk dé grote vraag van de natuurkunde. Helaas hebben we in dit geval het antwoord nog niet. Via het hoe en het wat hopen we daar te komen. Door het hoe en het wat te bestuderen vond de natuurkunde uiteindelijk ook het antwoord op de vraag waarom de appel van de boom valt. Dat de beantwoording van dié vraag uiteindelijk weer vérdere, dieperliggende vragen opriep en dus eigenlijk nog steeds niet afdoende is beantwoord is weer een andere zaak. En zo zoeken we naarstig door naar de theorie van het alles. Of onze zielige mensenbreintjes daartoe ooit in staat zullen zijn, de tijd zal het leren.

Maar dat lijkt me allemaal voor Jobius op dit moment niet zo van belang.

Jobius

Naam massa

10 tot de- 27 kg

Proton= 1,67262

neutron= 1,67493

electron= 0,000910939

alles samen x2 word dan : 6,69692 x 10 tot de -27 kg

Het massa getal is dan 4 en dan weegt het helium atoom 4,002603 u

1u = 1,66054 x 10 tot de -27 kg

Dus

Helium = 6,6465 x 10 tot de -27 kg

Protonen enzovoorts = 6,69692 x 10 tot de -27 kg

Conclussie:

De massa van het helium atoom is iets lager als die van de protonen, neutronen en elektronen.

Dit is omdat de protonen, neutronen en elektronen zich bij elkaar moeten houden in het atoom helium door middel van bindingsenergie. Dus de "missende" massa is omgezet in bindingsenergie!

Klopt het wat ik hier zeg ?

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

E=mc2

E=mc2

Re: E=mc2

Re: E=mc2

Re: E=mc2

Re: E=mc2

Re: E=mc2

Re: E=mc2

Re: E=mc2

Re: E=mc2

Re: E=mc2

Re: E=mc2

Re: E=mc2

Re: E=mc2

Re: E=mc2

Re: E=mc2