Populärwissenschaftliche Physikfrage

[Kizame]

Populärwissenschaftliche Physik Frage

Wenn wir uns meinetwegen einen 10cm³ Eisenklotz vorstellen dann ist es ja so, dass er im Grunde nicht zu 10cm³ aus Eisen besteht, sondern zum größten Teil aus "nichts" besteht. Denn einerseits ist ja ein verhältnismäßig riesiger Abstand zwischen den Eisenatomkernen und den Elektronen wo im Zwischenraum dann "nichts ist und andererseits ist ja soweit ich weiß zwischen den Atomen jeweils auch ne ne Menge Platz, zwischen den Molekülen dann vielleicht auch wieder, da sie ja so Gitterförmig angeordnet sind. Mit anderen Worten: Das Volumen des Eisenklotzes ist nur zu einem Geringen Prozentsatz mit Materie gefüllt, das Restvolumen ist mit "nichts" gefüllt.

Kann mir vielleicht jemand diesen Prozentsatz ungefähr nennen der all diese Faktoren mit einschließt?

Habe mal davon gehört, dass wenn zwischen Elektron und Atomkern sozusagen gar kein Abstand wäre, dass unsere Erde dann gerade mal 1km Durchmesser hätte, wenn man dann noch den Abstand zwischen den Atomen usw auch noch weglassen würde, wäre es ja noch ne ganze Ecke weniger. Eigentlich könnte man ja auch noch nen Schritt weitergehen und noch den Abstand zwischen u-Quarks und d-Quarks im Proton und Neutron weglassen aber so genau muss es dann auch nicht sein
Vor allem, fällt mir gerade auf, suche ich dann, in den weiten der Elementarteilchenphysik nach Modellen auf die ich meine Vorstellung on Materie wieder anwenden kann, was paradox ist, da sie dort immer weniger Gültigkeit besitzt, also belassen wir es bei der Frage on oben 8[

 

[0Smacks0]

Wir ham doch so viele Physiker hier...

Mein Tipp: zu 99,1337 % nichts...

 

[cyclonus]

So wirklich kann man das prozentual nicht angeben, für die einzelnen Atombestandteile ist es halt nicht möglich genau Grössenangaben zu machen (Stichwort Wellenfunktionen).
Wenn man solch einen Eisenblock vor sich liegen hat, setzt dieser sich aber auch nicht zum Grossteil aus nichts zusammen. Der Eindruck des Eisenblocks ensteht nicht durch die einzelnen Atome und Elektronen, vielmehr nimmt man die durch sie erzeugten elektrischen Felder als "Eisenblock" war, die Atome selbst sind vollkommen unsichtbar und unfühlbar. Und diese Felder füllen halt den Raum des Eisenblocks mehr oder weniger komplett auf.

 

[gnumarine]

quantenphysik, nää ?

es gibt ja die theorie, dass du etwas was dein gehirn nicht erfassen kann, worüber es keine informationen gibt und was völlig unvorstellbar ist, nicht zu einem bild verarbeiten kann und du es folglich nicht sehen würdest.

 

[bog]

auf deine fragen kann ich leider nicht mit hinreichender genauigkeit antworten.

 

[Entwirker]

ich denke es fällt einen bei der überlegung einfacher, wenn man materie nicht als etwas "festes" betrachtet, sondern als das was sie für uns ist, als "kraftfelder", in diesem fall die starke wechselwirkung.
wenn man einen "festen" stoff anfasst, dann sind das ja nicht die atomkerne, die sich gegenseitig berühren und so widerstand bieten o.ä., sondern es sind die negativen ladungen der elektronen, die sich gegenseitig abstoßen.
ich halte die vorstellung von materie als "festen" stoff eh für überholt. ich hab nicht so wirklich ahnung von quarks und co, aber je mehr man ins detail geht, desto weniger "festes" gibt es, das man als materie bezeichnen könnte ...

 

[Rafale]

Mein Physiklehrer meinte mal dass man die Masse eines Flugzeugträgers (ca. 70.000 t) in einen Stecknadelkopf packen könnte, wenn dieser REIN aus Materie bestünde.

 

[Benrath]

ist dann nicht die entscheidene frage ob er 10cm^3 gross ist oder schwer

 

[cyclonus]

Gibt ja Neutronensterne, in diesen ist eine Masse von mehreren Sonnenmassen auf eine Größe von ca 20km zusammengeschrumpft. In diesen gibts dann wirklich nicht mehr viele Freiräume, die Neutronen liegen dicht zusammen, alle Protonen und Elektronen wurden zu Neutronen "zusammengequetscht".

 

[aMrio]

Original geschrieben von Rafale
Mein Physiklehrer meinte mal dass man die Masse eines Flugzeugträgers (ca. 70.000 t) in einen Stecknadelkopf packen könnte, wenn dieser REIN aus Materie bestünde.

und eine ganze steckdosennadelkopfsammlung würde dann ein schwarzes loch ergeben in etwa? ~

 

[LunatiC_inaktiv]

genau, ein interstellares nadelkissen

 

[Aule2]

Noh, das ist doch nicht schwer:
nimm die Dichte von Eisen
multiplitziere mit der Anzahl der Atome pro kg (so ne ähnliche Konstante gabs doch Avogadro)
dann multiplitziere mit der Ordnung X von Eisen, (Nukleonen)
dann durch 1+ X/1000 (elektronen machen ~ 1/1000) aus, durch weil uns ja nur die nukleonen interessieren

Das müsste Dein gesuchtes Ergebnis ergeben.

physikalische sinnhaftigkeit ist aber wie oben bereits erwähnt gleich null

 

[EnimaN]

es gibt doch in der teilchenphysik genau ein modell, was zur zeit 3/4 der grundkräfte (halt ohne gravitation, aber die spielt hier ehh keine rolle) beschreibt. Nennt sich gleich auch mal Standardmodell. Jedenfalls kommt dabei raus, dass das was du betrachtest (und Betrachten beruht immer auf einer Wechselwirkung) halt der stabile Zustand ist. Es gibt eben abstoßende und anziehende Potentiale, die sich so im Minimum befinden. Im übrigen sind im Prinzip alle Alltagserfahrungen ehh auch elektromagnetische Wechselwikrung zurückzuführen.

Und ganz nebenbei muss man die Vorstellung von Elementarteilchen als Kugeln oder was auch immer aufgeben, da sie immer nur durch eine quantenmechanischen Wahrscheinlichkeitsverteilung beschrieben werden können.

Weiterhin ist das Vakuum auch nicht leer, sondern unterliegt Fluktuationen, durch welche immer wieder Teilchen-Antiteilichen-Paare erzeugt werden. Ganz zu schweigen von normalen Photonen, die dazwischen rumfliegen.

 

[bananenmarmelade]

eisen besitzt kubisch raumzentrierte kristallstruktur. raumausfüllung beträgt für diese elementarzelle 68%. dabei wird aber angenommen, dass die atome kompakte kugeln sind, und das volumen der kugeln wird für die berechnung der raumerfüllung zu grunde gelegt.

delta-fe (temperaturabhängige modifikation bei 900-1400°C) kristallisiert kubisch flächenzentriert. raumerfüllung: 74%

http://de.wikipedia.org/wiki/Kubisches_Gitter

 

[VoodooDog]

Original geschrieben von EnimaN
es gibt doch in der teilchenphysik genau ein modell, was zur zeit 3/4 der grundkräfte (halt ohne gravitation, aber die spielt hier ehh keine rolle) beschreibt. Nennt sich gleich auch mal Standardmodell. Jedenfalls kommt dabei raus, dass das was du betrachtest (und Betrachten beruht immer auf einer Wechselwirkung) halt der stabile Zustand ist. Es gibt eben abstoßende und anziehende Potentiale, die sich so im Minimum befinden. Im übrigen sind im Prinzip alle Alltagserfahrungen ehh auch elektromagnetische Wechselwikrung zurückzuführen.

Und ganz nebenbei muss man die Vorstellung von Elementarteilchen als Kugeln oder was auch immer aufgeben, da sie immer nur durch eine quantenmechanischen Wahrscheinlichkeitsverteilung beschrieben werden können.

Weiterhin ist das Vakuum auch nicht leer, sondern unterliegt Fluktuationen, durch welche immer wieder Teilchen-Antiteilichen-Paare erzeugt werden. Ganz zu schweigen von normalen Photonen, die dazwischen rumfliegen.

und neutrinos
und
und
und

 

[Meta123Tron]

Du berechnest einfach, wieviele Eisenatome drinnen sind (dichte, 6.23e23, mol und so...). Ein Eisenatom hat 56 Nukleonen, ein Nukleon hat den Durchmesser 1e-15m, damit kannst Du dann den Platz ausrechnen den die Protonen und Neutronen im Eisenblock brauchen und ich würde da aufhören, weil a) Elektronen als punktförmig angesehen werden und b) diese Rechnung sowieso "Mist" ist, wie die über mir schon dargelegt haben.

 

[Bier Bauch]

Re: Populärwissenschaftliche Physik Frage

Original geschrieben von Zhavarr
Habe mal davon gehört, dass wenn zwischen Elektron und Atomkern sozusagen gar kein Abstand wäre, dass unsere Erde dann gerade mal 1km Durchmesser hätte, wenn man dann noch den Abstand zwischen den Atomen usw auch noch weglassen würde, wäre es ja noch ne ganze Ecke weniger. Eigentlich könnte man ja auch noch nen Schritt weitergehen und noch den Abstand zwischen u-Quarks und d-Quarks im Proton und Neutron weglassen aber so genau muss es dann auch nicht sein

theoretisch, praktisch passiert ja genau das bei den übergängen: sonne - roter riese - weisser zwerg - neutronenstern - schwarzes loch
d.h. ab einer gewissen verkleinerung der abstände kollabiert die materie - schwarzes loch

 

[Muthombo]

Die uns bekannten Elementarteilchen (Standardmodell) haben keine räumliche Ausdehnung im klassischen Sinn. Den Grund, warum sie trotzdem nicht beliebig komprimierbar sind, liefert das Pauli-Prinzip. Das besagt, dass z.B. zwei Elektronen nicht gleichzeitig den gleichen Quantenzustand einnehmen dürfen. Richard Feynman formulierte es so: Elektronen können nicht einfach aufeinanderhocken - diese Tatsache ist es, die einen Tisch und alles andere zu einem harten Gegenstand macht.

 

[Bier Bauch]

toll gequotet
hat zwar wenig zusammenhang mit der momentanen diskussion, aber toll gequotet

 

[EnimaN]

Original geschrieben von Wuselmops
Die uns bekannten Elementarteilchen (Standardmodell) haben keine räumliche Ausdehnung im klassischen Sinn. Den Grund, warum sie trotzdem nicht beliebig komprimierbar sind, liefert das Pauli-Prinzip. Das besagt, dass z.B. zwei Elektronen nicht gleichzeitig den gleichen Quantenzustand einnehmen dürfen. Richard Feynman formulierte es so: Elektronen können nicht einfach aufeinanderhocken - diese Tatsache ist es, die einen Tisch und alles andere zu einem harten Gegenstand macht.

das ist aber so nicht komplett richtig - die elektromagnetische kraft sorgt hauptsächlich für die konfiguration der elektronen in den atomen (und somit dessen "ausdehnung") und desweiteren für den abstand der atome untereinander in molekülen.

allerdings kommt man durch eine feldquantisierung auf das oben angesprochene pauliprinzip und kann zumindest die elektronenkonfiguration erklären - die abstände der atome untereinander sind aber eher klassisch erklärbar.