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(Krauss) Rechnungen zu Impulstriebwerk, Entmaterialisieren beim Beamen...

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  • (Krauss) Rechnungen zu Impulstriebwerk, Entmaterialisieren beim Beamen...

    Hallo,

    vorweg: Vermutlich werden hier gleich die ersten Posts kommen, ich hätte ja die Suchfunktion benutzen können, da die Fragen ja alle schon einmal gestellt wurden. Ja, hätte ich wohl, und habe ich auch, aber sich seitenlang durch Threads zu klicken ist mühsam, ohne dabei die Übersicht zu verlieren.

    Es geht sich um Folgendes:

    Für meine Facharbeit, die ich - wie könnte es anders sein - über Star Trek schreibe, habe ich mir sogleich "Die Physik von Star Trek" von Herrn Krauss besorgt, bin aber nicht damit zufrieden, mich ständig nur darauf zu beziehen, wenn es beispielsweise um das Impulstriebwerk bei Unterlichtgeschwindigkeit geht. Will heißen: Was mir persönlich fehlt, sind ausführliche Rechnungen. Formeln. Was auch immer. Denn Krauss gibt munter Zahlen an, ohne irgendwelche Berechnungen offen zu legen, die man das glauben muss. Nicht, dass ich ihm misstrauen würde, aber...

    Er schreibt beispielsweise, dass bei einem typischen Raumschiff 324 Milliarden Kilogramm Wasserstoff benötigt werden, um es auf Lichtgeschwindigkeit zu bringen. Das ist ja schön und gut, aber... wie genau kommt man auf diesen Wert? Selbst bin ich wohl zu blöde, mir passende Rechnungen herauszusuchen. Raketenprinzip? Sonst was? Keine Ahnung, daher: Gibt es irgendwo dazu detaillierte Rechnungen, bzw. wie würde man überhaupt die benötigte Masse an Wasserstoff ausrechnen?

    Auch beim Entmaterialisieren, dass in Krauss' Version Bestandteil des Beamvorgangs ist (ob das in Star Trek nun so oder doch irgendwie anders passieren soll, sei mal dahingestellt), sagt er, dass es bei einem sehr leichten 50kg Menschen schon die Energie von 1000 Wasserstoffbomben von je einer Megatonne bräuchte (wenn ich das richtig in Erinnerung habe). Auch hier stehe ich etwas ratlos da, wie der gute Mann darauf kommt.

    Könnt ihr mir helfen?

  • #2
    Zitat von John Irenicus Beitrag anzeigen
    Für meine Facharbeit, die ich - wie könnte es anders sein - über Star Trek schreibe, habe ich mir sogleich "Die Physik von Star Trek" von Herrn Krauss besorgt, bin aber nicht damit zufrieden, mich ständig nur darauf zu beziehen, wenn es beispielsweise um das Impulstriebwerk bei Unterlichtgeschwindigkeit geht. Will heißen: Was mir persönlich fehlt, sind ausführliche Rechnungen. Formeln. Was auch immer. Denn Krauss gibt munter Zahlen an, ohne irgendwelche Berechnungen offen zu legen, die man das glauben muss. Nicht, dass ich ihm misstrauen würde, aber...

    Er schreibt beispielsweise, dass bei einem typischen Raumschiff 324 Milliarden Kilogramm Wasserstoff benötigt werden, um es auf Lichtgeschwindigkeit zu bringen.
    das hat Krauss so ganz sicher nicht gesagt

    In der speziellen Relativitätstheorie ist es nicht möglich, ein Raumschiff auf Lichtgeschwindigkeit zu bringen, in der allgemeinen Relativitätstheorie könnte man es zwar mit einer Warpblase machen, bräuchte dafür aber weit mehr als 324 Mrd. kg Wasserstoff.

    Da die Krauss' Rechnung wahrscheinlich eine speziell-relativistische ist, die Formel für die kinetische Energie in der SRT lautet:

    E_kin = mc^2 [ 1/sqrt(1 - v^2/c^2) - 1 ]

    mit v = Geschwindigkeit. Für v -> c geht das gegen unendlich. Um jetzt die benötigte Menge an Wasserstoff zu berechnen, muss man, unter der Annahme dass Krauss von einem Kernfusionstriebwerk spricht, zugrundelegen, dass etwa 0,7 % der Masse des Wasserstoffs in Energie überführt werden, d.h. ist m_H die Masse des verbrannte Wasserstoffs, so gilt E_kin = 0.007 m_H c^2, bzw. m_H = 140 E_kin/c^2.

    Allerdings ist diese Rechnung noch nicht ganz richtig, da ein Teil der bei der Wasserstoff-Fusion freigesetzten Energie in den Abgasstrahl des Triebwerks gesteckt werden muss. Zur exakten Rechnung müsste man die relativistische Raketengleichung benutzen:

    v_E = c [ 1 - (m_E/m_A)^(2v0/c) ] / [ 1 + (m_E/m_A)^(2v0/c) ]

    mit v_E = Endgeschwindigkeit, m_E = Endmasse, m_A = Startmasse, v0 = Austrittsgeschwindigkeit. Dazu wäre jedoch eine Kenntnis der Austrittsgeschwindigkeit des Triebwerksstrahls notwendig, die aus der bloßen Information, dass es sich um ein Fusionstriebwerk handelt, nicht ableitbar ist.
    Ich nehme daher an, dass Krauss einfach die kinetische Energie nach obiger Formel berechnet und die in den Triebwerksstrahl gesteckte Energie vernachlässigt hat

    Zitat von John Irenicus Beitrag anzeigen
    Auch beim Entmaterialisieren, dass in Krauss' Version Bestandteil des Beamvorgangs ist (ob das in Star Trek nun so oder doch irgendwie anders passieren soll, sei mal dahingestellt), sagt er, dass es bei einem sehr leichten 50kg Menschen schon die Energie von 1000 Wasserstoffbomben von je einer Megatonne bräuchte (wenn ich das richtig in Erinnerung habe). Auch hier stehe ich etwas ratlos da, wie der gute Mann darauf kommt.
    da bin ich auch überfragt. Um einen Menschen in seine Atome zu zerlegen, sollte viel weniger reichen. Um die Atome vollständig zu ionisieren, also in Kerne und freie Elektronen zu zerlegen, scheint mir das auch noch ziemlich hoch zu sein.

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    • #3
      Zitat von Agent Scullie Beitrag anzeigen
      da bin ich auch überfragt. Um einen Menschen in seine Atome zu zerlegen, sollte viel weniger reichen. Um die Atome vollständig zu ionisieren, also in Kerne und freie Elektronen zu zerlegen, scheint mir das auch noch ziemlich hoch zu sein.
      Ich habe mal nachgeschlagen: Krauss gibt an, dass das Energieäquivalent von 100 Wasserstoffbomben a 1 Mt notwendig wäre- aber nicht um den Menschen einfach in seine Atome zu zerlegen, sondern um auch noch die Atome in Quarks zu zerlegen.
      I reject your reality and substitute my own! (Adam Savage)

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      • #4
        Zitat von Agent Scullie Beitrag anzeigen
        das hat Krauss so ganz sicher nicht gesagt
        Richtig. Das hätte mir beim Schreiben des Posts auffallen müssen - gemeint war die halbe Lichtgeschwindigkeit.

        Ansonsten bedanke ich mich schon einmal für vorgeschlagene Vorgehensweisen - Danke sehr.

        Kommentar


        • #5
          Zitat von KennerderEpisoden Beitrag anzeigen
          Ich habe mal nachgeschlagen: Krauss gibt an, dass das Energieäquivalent von 100 Wasserstoffbomben a 1 Mt notwendig wäre- aber nicht um den Menschen einfach in seine Atome zu zerlegen, sondern um auch noch die Atome in Quarks zu zerlegen.
          @ relativistische kinetische Energie + relativistische Antriebsleistung
          siehe Anhang
          Ich habe für die regelmäßigen Fragen einiger User hier mal anfangen alle wichtigen Berechnungen in Form von Excel-Tabellen zu speichern, damit es etwas schneller geht.
          (die gelb markierten Werte sind als Eingabevariablen vorgesehen)

          Wenn man für den Mensch 50 kg annimt, so wie Krauss (ist halt ein kleiner Mensch), so hat dieser nach E=mc² ein Energieäquivalent von 4,5*10^18 Joule, was ziemlich genau 1 GT TNT (4,184*10^18 Joule) also 1000 MT TNT entspricht.
          Bei 80 kg sind es dann etwa 1600 MT TNT.
          Zuletzt geändert von McWire; 17.12.2010, 23:35.
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          Even logic must give way to physics. / Sogar die Logik muss sich der Physik beugen. -- Captain Spock, 2293

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          • #6
            sehr interessant, aber vielleicht könntest du das nächste Mal ein weniger exotisches Packformat als .rar verwenden? Oder zumindest ausdrücklich auf den richtigen Link WinRAR Download und Support Deutschland | winrar.de offizieller WinRAR-Distributor hinweisen, damit man nicht versehentlich per Google-Suche auf der Betrügerseite 99downloads.de - Das ServicePortal für schnelle Downloads landet und aus Unachtsamkeit deren AGBs akzeptiert, die einen ganz nebenbei zu einer Zahlung von 60€ verpflichten (für nichts wohlgemerkt!):

            99downloads.de - Das ServicePortal für schnelle Downloads (Paragraf 5. Pflichten des Nutzers)

            Danke

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            • #7
              Zitat von Agent Scullie Beitrag anzeigen
              sehr interessant, aber vielleicht könntest du das nächste Mal ein weniger exotisches Packformat als .rar verwenden? Oder zumindest ausdrücklich auf den richtigen Link WinRAR Download und Support Deutschland | winrar.de offizieller WinRAR-Distributor hinweisen, damit man nicht versehentlich per Google-Suche auf der Betrügerseite 99downloads.de - Das ServicePortal für schnelle Downloads landet und aus Unachtsamkeit deren AGBs akzeptiert, die einen ganz nebenbei zu einer Zahlung von 60€ verpflichten (für nichts wohlgemerkt!):

              99downloads.de - Das ServicePortal für schnelle Downloads (Paragraf 5. Pflichten des Nutzers)

              Danke
              Ich dachte rar ist ein Standardformat?

              Unter WinRAR archiver, a powerful tool to process RAR and ZIP files findet man die aktuellste Version, die man 30 Tage oder so kostenlos testen kann.
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              • #8
                Soo exotisch ist das Format .rar nun wirklich nicht.
                Republicans hate ducklings!

                Kommentar


                • #9
                  Zitat von endar Beitrag anzeigen
                  Soo exotisch ist das Format .rar nun wirklich nicht.
                  Unter 7-Zip - Download - CHIP Online gibts einen kostenloser Entpacker, der auch *.rar kann.
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                  • #10
                    Ja, gibt genügend kostenlose Entpacker, die .rar Dateien entpacken, so exotisch ist das Format ja nicht mehr.

                    Ein herzliches Dankeschön jedenfalls auch an McWire!

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                    • #11
                      Tut mir Leid für den Doppelpost, aber eine kurze Frage habe ich noch:

                      Zitat von Agent Scullie Beitrag anzeigen
                      Um jetzt die benötigte Menge an Wasserstoff zu berechnen, muss man, unter der Annahme dass Krauss von einem Kernfusionstriebwerk spricht, zugrundelegen, dass etwa 0,7 % der Masse des Wasserstoffs in Energie überführt werden, d.h. ist m_H die Masse des verbrannte Wasserstoffs, so gilt E_kin = 0.007 m_H c^2, bzw. m_H = 140 E_kin/c^2.
                      Woher weißt du das? Will heißen, woher diese Information?

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                      • #12
                        0,7% der Masse werden umgewandelt?
                        12. Klasse, Chemie hab ich vor 2 Jahren 1,4% gelehrt bekommen.

                        Da hätte ich auch gerne ne Quelle davon. Zu Fortbildunbgszwecken.
                        You should have known the price of evil -And it hurts to know that you belong here - No one to call, everybody to fear
                        Your tragic fate is looking so clear - It's your fuckin' nightmare

                        Now look at the world and see how the humans bleed, As I sit up here and wonder 'bout how you sold your mind, body and soul
                        >>Hades Kriegsschiff ist gelandet<<

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                        • #13
                          Zitat von John Irenicus Beitrag anzeigen
                          Tut mir Leid für den Doppelpost, aber eine kurze Frage habe ich noch:



                          Woher weißt du das? Will heißen, woher diese Information?
                          Nehm die Masse von vier Protonen (Wasserstoff1-Kernen) und ziehe davon die Masse eines Alpha-Teilchen (Helium4-Kern) ab.
                          Dann rechne diese Differenz auf die Masse der Protonen auf und du erhältst etwa 0,007.
                          Mein Profil bei Memory Alpha
                          Treknology-Wiki

                          Even logic must give way to physics. / Sogar die Logik muss sich der Physik beugen. -- Captain Spock, 2293

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                          • #14
                            Zitat von John Irenicus Beitrag anzeigen
                            Woher weißt du das? Will heißen, woher diese Information?
                            Proton-Proton-Reaktion ? Wikipedia

                            Da werden 26,204 MeV frei. Bei einer Masse von 938 MeV pro Proton macht das bei 4 Protonen 26,204 / (4 * 938) = 0,00698 ~ 0,7 %.

                            Bei der in heutigen Fusionsreaktoren angestrebten Deuterium-Tritium-Reaktion werden allerdings nur 17,6 MeV frei:

                            Kernfusionsreaktor ? Wikipedia

                            was bei einer Beteiligung von 5 Nukleonen einen Prozentsatz von 17,6 / (5 * 938) = 0,375 % ausmacht.

                            Strenggenommen müsste man bei der Proton-Proton-Reaktion zwar 6 statt 4 beteiligte Protonen zugrundelegen, womit man nur auf 0,465 % käme, aber dort werden am Ende wieder 2 Protonen freigesetzt, die für weitere Reaktionen zur Verfügung stehen, so dass es effektiv pro Reaktion 4 Protonen sind. Bei der D-T-Reaktion dagegen wird nur ein Neutron freigesetzt, das für weitere Reaktion verloren ist, daher sind es 5 Nukleonen pro Reaktion.

                            Kommentar


                            • #15
                              Zitat von McWire Beitrag anzeigen
                              Nehm die Masse von vier Protonen (Wasserstoff1-Kernen) und ziehe davon die Masse eines Alpha-Teilchen (Helium4-Kern) ab.
                              Dann rechne diese Differenz auf die Masse der Protonen auf und du erhältst etwa 0,007.
                              Zitat von Agent Scullie Beitrag anzeigen
                              Proton-Proton-Reaktion ? Wikipedia

                              Da werden 26,204 MeV frei. Bei einer Masse von 938 MeV pro Proton macht das bei 4 Protonen 26,204 / (4 * 938) = 0,00698 ~ 0,7 %.

                              Bei der in heutigen Fusionsreaktoren angestrebten Deuterium-Tritium-Reaktion werden allerdings nur 17,6 MeV frei:

                              Kernfusionsreaktor ? Wikipedia

                              was bei einer Beteiligung von 5 Nukleonen einen Prozentsatz von 17,6 / (5 * 938) = 0,375 % ausmacht.

                              Strenggenommen müsste man bei der Proton-Proton-Reaktion zwar 6 statt 4 beteiligte Protonen zugrundelegen, womit man nur auf 0,465 % käme, aber dort werden am Ende wieder 2 Protonen freigesetzt, die für weitere Reaktionen zur Verfügung stehen, so dass es effektiv pro Reaktion 4 Protonen sind. Bei der D-T-Reaktion dagegen wird nur ein Neutron freigesetzt, das für weitere Reaktion verloren ist, daher sind es 5 Nukleonen pro Reaktion.
                              Vielen lieben Dank an euch beide, ihr habt mir sehr geholfen.

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