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THEMA: Wasserstoff Atom

Wasserstoff Atom 20 Nov 2017 16:53 #22716

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Hallo zusammen,

hätte wieder eine Frage.
Wie alt wird ein Wasserstoffatom eigentlich bzw. meine ich gelesen zu haben das es alt werden kann (zig Milliarden Jahre)?
Wieso verliert das dann keine Energie? Oder wird ein Elektron "langsamer" mit der Zeit?
Angenommen natürlich, dieses Wasserstoff Atom wird durch nichts gestört oder getroffen.

Gruss,
Hans

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Wasserstoff Atom 20 Nov 2017 17:00 #22717

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Ein Wasserstoffatom besteht ja aus einem Proton.
Bisher wurde noch niemals ein Protonenzerfall beobachtet; es gibt Theorien dazu, die eine Halbwertszeit von über 10^30 Jahren voraussagen.
Das Elektron haut ab, wenn es von irgendwoher eine ausreichende Energiezufuhr erfährt - so wie ich das verstehe.

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Wasserstoff Atom 20 Nov 2017 17:08 #22718

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Ich stelle es mir wahrscheinlich "falsch" vor, aber ich wollte immer schon einen Dynamo und einen Elektromotor miteinander verbinden und habe mich in jüngeren Jahren immer gewundert wieso das nicht ewig von alleine läuft... :-) Darum auch auch die Frage mit dem Atom...

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Wasserstoff Atom 20 Nov 2017 17:09 #22720

Ein Wasserstoff-Atom im Grundzustand könnte nach aktuellem Wissen unendlich lang unverändert leben, sofern es durch keine äußeren Einflüsse zerstört wird.

Es gibt Theorien, die einen Protonenzerfall vorhersagen, dieser konnte aber noch nicht experimentell beobachtet werden.

Das Verhalten des Elektrons im Wasserstoff-Atom wird durch die quantenmechanische Schrödinger Gleichung berechnet. Es gibt verschiedene quantenechanische Energieniveaus, das niedrigste ist der Grundzustand. Ein Elektron verliert bei dieser quantenmechanischen Bewegung keine Energie.

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Wasserstoff Atom 20 Nov 2017 17:13 #22721

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Aber dann gibts doch das Perpetuum mobile doch?!

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Wasserstoff Atom 20 Nov 2017 18:40 #22730

Nein. Ich zitiere aus de.wikipedia.org/wiki/Perpetuum_mobile#P...um_mobile_erster_Art :

Als Perpetuum mobile erster Art bezeichnet man eine Maschine, die dem Energieerhaltungssatz (analog dem 1. Hauptsatz der Thermodynamik) widerspricht. Sie soll dadurch mindestens die zu ihrem eigenen Betrieb notwendige Energie und in manchen Fällen zusätzlich Nutzenergie liefern. Eine solche Maschine würde Energie aus dem Nichts erzeugen und damit dem Energieerhaltungssatz widersprechen.
...
Ein Perpetuum mobile zweiter Art verstößt gegen den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik. Die Maschine soll Arbeit aus der Umgebungswärme gewinnen, ohne dass ein (ständig aufrechterhaltenes) Temperaturgefälle notwendig wäre. Da ihr eigener Betrieb wiederum Wärme erzeugt, wäre damit der „Energiekreislauf“ unendlich möglich. Der Umgebung soll ein Teil ihrer Wärmeenergie entzogen und (teilweise) in die zum Betrieb der Maschine notwendige (Antriebs-)Energie umgewandelt werden (sowie evtl. etwas zusätzliche Nutzenergie). Eine solche Maschine verletzt nicht den Energieerhaltungssatz, jedoch den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik, weil die Umwandlung von Arbeit in Wärme immer irreversibel ist.


Eine reibungsfreie Bewegung wie beim Elektron im Wasserstoffatom ist kein Perpetuum mobile, da es keine der beiden obigen Definitionen erfüllt.

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Wasserstoff Atom 20 Nov 2017 20:37 #22736

Ich denke Du meintest kein Perpetuum mobile im Sinne einer Maschine, sondern allgemein ein System das "läuft" ohne Energie zu verlieren.

Ein Wasserstoffatom hat mit seinen Kernbausteinen und dem Elektron einen energetisch günstigen Zustand angenommen. Solange keine Energie zugeführt wird, ändert es sich nicht.
Das Elektron wird auch nicht "langsamer", ihm wohnt eine festgelegte Energie inne, die sich im Grundzustand nicht ändert. Man kann es anregen, jedoch fällt es dann gleich wieder in den Grundzustand zurück.

Wie hast Du Dir das Elektron vorgestellt, als Teilchen, als Welle oder ganz anders? Die Versuche mir die Mechanismen innerhalb eines Atoms bildlich vorzustellen habe ich schon länger aufgegeben -- schön, dass Du es noch versuchst.

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Wasserstoff Atom 20 Nov 2017 22:23 #22744

Faszinierend. Wenn es keinen Protonenzerfall gibt, dann ist jedes Proton gleich alt, und von irgendwann kurz nach dem Urknall? Entstehen weiterhin Protonen?

S = k log W

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Wasserstoff Atom 20 Nov 2017 22:52 #22748

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Hi Mad, ich weiß es wirklich nicht sicher. Eher eine Schätzung: Nein. - Weil:
Die zweite Phase der Nukleosynthese begann erst einige hundert Millionen Jahre später. www.weltderphysik.de/gebiet/teilchen/had...tehung-der-elemente/

Zitat: Kann man Protonen ÜBERHAUPT NOCH als ELEMENTARTEILCHEN bezeichnen?


Lieben Gruß!
Chalawan

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Wasserstoff Atom 21 Nov 2017 01:49 #22761

Ja schon, aber als sie dann alle entstanden waren ging keins mehr kaputt oder? Das sind die selben Protonen die gerade ein Kohlenstoffatom in meinem Körper bilden nicht wahr?

S = k log W

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Wasserstoff Atom 21 Nov 2017 01:52 #22762

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Muss lesen.

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Wasserstoff Atom 21 Nov 2017 01:53 #22763

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Stichwort Energieumwandlung der Sterne?
Die Elemente, die in Sternen erbrütet oder bei Supernovae ins All hinausgeschossen werden, bestehen...
... aus Bausteinen, die ursprünglich nach dem Urknall entstanden?
Nach dem Urknall entstanden und trotzdem immer wieder neu "gestaltet" wurden?


Wie ein Baukasten! Ich fasse es nicht.
Ein Kreislauf - ein Recyclesystem!

Chalawan

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Wasserstoff Atom 21 Nov 2017 10:34 #22773

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Hallo MarlenS,

danke für deine (und all die anderen) Antworten.

Wie ich mir Elektronen vorstelle?
Die Vorstellung, es ist eine Wolke aus Wahrscheinlichkeiten, gefällt mir gut.
Ich glaube aber eher, dass mein Verstand nicht dazu geeignet ist, sich ein Elektron vorstellen zu können.
Ich scheitere auch an der Vorstellung von der Unendlichkeit.
Ich sitze ziemlich oft draussen und schaue mit dem Teleskop ins Weltall hinaus und habe eigentlich keine wirkliche Vorstellungen davon wie gross es ist. :-) Ich denke mir öfter, dass Elektronen (oder sonstiges atomares Kleinzeugs :-)) so ähnlich sind wie Zahlen. Zahlen sind meiner Meinung nach auch nur gewisse Abstraktionen unseres Verstandes um gewisse Sachen verstehen zu können. Eine Ansammlung von gleichen Dingen wie zb. Äpfeln auf einem Tisch liegen zu sehen und dann zu sagen, dass es zb. 3 Äpfel sind, finde ich schon ziemlich Abstrakt. :-)

Gruss,
Hans

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Wasserstoff Atom 21 Nov 2017 11:24 #22774

Hallo Hans,

Du hast Recht, unser Gehirn ist dafür gemacht die Dinge zu begreifen, die sich in unserer Realität aufhalten, also einen der drei Äpfel zu greifen und diesen zu essen.
Das Universum als Ganzes und die Quanten befinden sich so weit weg von unserer Erfahrungswelt, dass wir "nur" noch Mathematik beschreibend nutzen können.

Nun hast Du die Frage aufgeworfen wie elementar die natürlichen Zahlen sind. Ich denke für uns Menschen und die meisten Tiere liegt die Grundvoraussetzung darin, in der Lage zu sein Objekte zu unterscheiden, diese also räumlich voneinander abgrenzen zu können. Dann muss man sich auf ein Zahlensystem einigen. Wir haben 10 Finger, also liegt ein Zehnersystem nahe aber Binär oder Hexadezimal wäre auch in Ordnung. Um Mathematik zu betreiben müssen einige wenige Axiome festgelegt werden, diese sind nicht "natürlich", man könnte sie auch ganz anders festlegen und es wäre wieder in Ordnung.

Stell dir mal vor ein kluges Wesen könnte aufgrund seiner Gehirnentwicklung keine Objekte voneinander abgrenzen, hätte also keinen Begriff von natürlichen Zahlen. Ist das denkbar?

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Wasserstoff Atom 21 Nov 2017 11:52 #22777

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Madouc99 schrieb: Ja schon, aber als sie dann alle entstanden waren ging keins mehr kaputt oder? Das sind die selben Protonen die gerade ein Kohlenstoffatom in meinem Körper bilden nicht wahr?


Am LHC machen sie Protonen schon „kaputt“ meines Wissens. Wenn Bleikerne aufeinander geschossen werden, dann zerlegen die sich ja in lauter andere Teilchen und Strahlung.
Folgende Benutzer bedankten sich: Madouc99

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Wasserstoff Atom 21 Nov 2017 12:21 #22778

Das stimmt, aber gibt es irgendwo noch aktuelle natürliche "Protonenbrutstätten" oder sind nahezu alle Protonen im Universum ungefähr gleichzeitig entstanden?

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Wasserstoff Atom 21 Nov 2017 12:36 #22781

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"Protonenbrutstätten" klingt irgendwie illegal. :-)

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Wasserstoff Atom 21 Nov 2017 12:48 #22782

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Hallo MarlenS,

ich würde gar nicht soweit gehen zu behaupten, dass das unser Gehirn ist... Ich meine Einstein hat sich diese Theorien auch ausgedacht oder Kopernikus zb.
Wüsste ich (Hans) nicht, dass sich die Erde um die Sonne dreht, weil ich es halt so gelernt habe, ich glaube ich könnte es mir nicht vorstellen.
Ich finde das schon eine sehr erstaunliche Leistung von zb.: Kopernikus oder wie sie auch alle heissen mögen.

Du hast vollkommen recht. Für eine "ordentliche" Verständigung, damit jeder vom Gleichen redet, machen Begriffe wie "Tisch", oder Mathematik, definitiv Sinn.
Ich wollte damit nur zum Ausdruck bringen wie abstrakt das Ganze für mich manchmal wirkt. In der Natur gibt es ja so gesehen gar keine Zahlen...
Die Frage ist doch, ist die Natur mittels Mathematik überhaupt erklärbar? Scheint zb. oft nur eine Annäherung zu sein.

Gruss,
Hans

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Wasserstoff Atom 21 Nov 2017 13:34 #22783

Wüsste ich (Hans) nicht, dass sich die Erde um die Sonne dreht, weil ich es halt so gelernt habe, ich glaube ich könnte es mir nicht vorstellen.

Das ist ein interessanter Ansatz, denn man käme - ohne technische Hilfsmittel - von alleine wahrscheinlich wirklich nur darauf, wenn man einiges an eigener Lebenszeit der Beobachtung der Himmelskörper widmen würde. Dann aber würden sich Fragen ergeben, und um diese zu beantworten würdest du früher oder später auf das richtige Ergebnis kommen müssen.

Wenn du den Mond anschaust, siehst du eine Scheibe oder eine Kugel? Wieso sieht man von einem Schiff den oberen Bereich bis zuletzt wenn es gen Horizont fährt? Wie würdest du den immer kreisförmigen Schatten auf dem Mond erklären? Wie erklärt man die Bahnen von Jupiter, Saturn, Mars und Venus? Warum sind sie so viel schneller als alle anderen Lichtpunkte im Himmel? Warum erscheinen Mond und Sonne fast gleich groß? Wieso sind Schatten je nach Jahres- und Uhrzeit unterschiedlich lang. Warum drehen sich die Sterne alle so als wären sie am Polarstern angepinnt? Warum steht die Sonne mal höher und mal niedriger am Himmel?

Vorausgesetzt du hättest die Zeit, dich mit diesen Fragen zu beschäftigen, und müsstest nicht dein täglich Mageninhalt sammeln und jagen, wäre auch dein Gehirn dazu im Stande auf die korrekte Lösung zu kommen.

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Wasserstoff Atom 21 Nov 2017 19:54 #22795

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Hallo Madouc99,

schön geschrieben. Genug Zeit und Interesse und die Chancen stehen gut, selbst gewisse Sachen entdecken zu können. Definitiv!
Welchen kreisförmigen Schatten auf dem Mond meinst du?

Schöne Grüsse,
Hans

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Wasserstoff Atom 21 Nov 2017 21:17 #22802

Den wo die Erde macht.

"`Oh dear,' says God, `I hadn't thought of that,' and promptly vanished in a puff of logic.

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Wasserstoff Atom 21 Nov 2017 21:20 #22803

Aber es gibt doch Prozesse im Atomkern, wo sich Protonen zu Neutronen wandeln und umgekehrt, Stichwort Betazerfall. Und dann ist da noch die Tatsache, dass sich keine Protonen, sondern Neutronensterne bilden. Das rüttelt doch etwas an der "Unendlichkeit" von Protonen.

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Wasserstoff Atom 21 Nov 2017 22:18 #22809

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Der Betazerfall tritt halt beim Protium und Deuterium nicht auf; aber klar, beim Betazerfall generell kann sich ein Proton zum Neutron wandeln. Hat man aber ein einzelnes Proton so wurde das bisher immer als stabil beobachtet.

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Wasserstoff Atom 21 Nov 2017 22:20 #22810

Ja genau, den wo die Erde machen tut :D

Der ist immer 'perfekt' kreisförmig, und das geht nicht wenn die Erde eine Scheibe wäre, dann wäre der Schatten nur in Ausnahmen kreisförmig und ansonsten elliptisch.

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Wasserstoff Atom 22 Nov 2017 07:43 #22822

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Guten Morgen,

den Schatten der die Erde auf dem Mond hinterlässt,
den sehe ich ja eh nur bei einer Mondfinsternis und so brutal rund - naja, ich find den eher verschwommen und gar nicht so rund. :-)

Schöne Grüsse,
Hans

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Wasserstoff Atom 22 Nov 2017 09:15 #22826

In knapp 2h geht Richtung Ostsüdost der Mond auf, dann kannst du nochmal nachsehen :)

Geht doch nichts über eigene Beobachtungen.

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Wasserstoff Atom 22 Nov 2017 10:07 #22832

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Wahrscheinlich reden wir aneinander vorbei, aber die Mondphasen kommen nicht vom Erdschatten.

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Wasserstoff Atom 22 Nov 2017 14:40 #22863

Ich muss tatsächlich umformulieren um Missverständnisse auszuräumen: Wie sähen die Mondphasen aus, wäre der Mond eine Scheibe?

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Wasserstoff Atom 22 Nov 2017 14:44 #22867

Eine weitere Frage die sich stellen könnte, falls man viel Zeit zum Reisen hätte: Warum ist die Sichel des Mondes nach Neumond in Hamburg nach links offen, in Nairobi nach oben offen und in Kapstadt nach rechts offen?

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Wasserstoff Atom 22 Nov 2017 14:55 #22869

.

Madouc99 schrieb: Wie sähen die Mondphasen aus, wäre der Mond eine Scheibe?

Es gäbe nur Vollmond und Neumond. Wäre die Mondscheibe ein Spiegel, hätten wir wahrscheinlich nur bei Sonnenfinsternis einen Vollmond, in der restlichen Zeit Neumond.

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