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Neben spontanen Zerfallsprozessen von Atomkernen können Kernzerfälle auch künstlich hervorgerufen werden, dann spricht man von Kernspaltung. Ebenso können Atomkerne auch zu größeren Kernen fusioniert werden, die Kernfusion.
- Recherchiert im Internet nach einem Beispiel für Kernspaltung und einem Beispiel für Kernfusion.
- Zeichnet für beide Beispiele ein Schema für den Reaktionsablauf.
- Welche Spaltprodukte bzw. Fusionprodukte entstehen?
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Von außen betrachtet ist die Kernspaltung der Umkehrprozess der Kernfusion, trotzdem wird bei beiden prozessen Energie frei. Woran liegt das?
Ein Proton hat eine Masse von
\[m_P=1.6727\cdot 10^{-27}kg\]
ein Neutron von
\[m_N=1.6750\cdot 10^{-27}kg\]
144-Ba von
\[m_{144-Ba}=2.3893\cdot 10^{-25}kg\]
89-Kr von
\[m_{89-Kr}=1.4761\cdot 10^{-25}kg\]
und 235-U von
\[m_{235-U}=3.9022\cdot 10^{-25}kg\]
- Was fällt dir bei den Massen auf?
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Der oben auftretene Effekt nennt sich Massendefekt. Die fehlende Masse wurde bei der Zusammensetzung der Atomkerne in Bindungsenergie umgewandelt, sie wird bei dem Zusammenbau der Atomkerne freigesetzt.
Die Bindunsgenergie aus der fehlenden Masse \(m\) kann mithilfe von
\[E=mc^2\]
berechnet werden.
- Bestimme die Bindunsenergie von 235-U, 144-Ba und 89-Kr.
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235-U gibt bei der Bildung weniger Energie ab, als 144-Ba und 89-Kr. Daher sind die Produkte bei der Kernspaltung Energieärmer als das Edukt. 235-U muss also bei der Kernspaltung Energie abgeben. Gleiches gilt auch bei der Kernfusion.
Dies kann auch mithilfe des folgenden Diagramms erklärt werden:
Diagramm