Ups, fish, jetzt wird's schwerer
Ja, die Art der Materie ist egal. 25 kg Federn oder 25 kg Uran entsprechen der gleichen Energiemenge. Die Masse macht's wirklich. Das ganze Drumherum ist nur für die Materialkosten und die Ingenieure wichtig
Und diese 8 Mikrogramm, was ist das genau?
Hmmm, die Frage verstehe ich nicht. Ein ziemlich kleines Gewicht?
Und wie kommen diese zustande?
Verstehen kann es keiner, wie gesagt, zumindest nicht be"greifen" (s.o.). Es scheint einfach so, als ob, wenn viel Energie auf einem kleinen Raum zusammenkommt, das Resultat mehr oder weniger lange bestehen bleiben kann (zwischen 10^-15 Sekunden und fast(?) ewig) und damit das ist, was wir als "Materie" kennen.
Masse verhält sich "träge" auf Beschleunigungen. Weniger bekannt ist, daß Energie selbst auch diese Eigenschaften hat, man sie ja aber üblicherweise nicht sieht, bzw. erst 1918 oder so zum ersten mal gemessen hat mit der Ablenkung von Sternenlicht (masselose Teilchen, aber Energie - gaaanz problematisch) in der Gravitation der Sonne, genau wie Masseteilchen abgelenkt werden. Als ersten Beweis von Einsteins Theorie.
Wenn sich mehrere "Teilchen" treffen, kann es passieren, daß sie sich verbinden, womit sie dann durch die freigewordenen Energie in einem "niedrigeren Energiezustand" sind (das Gesamtsystem hat ja immer gleich viel Energie, und wenn was abgegeben wurde als Wärme, muß das irgendwo her kommen), und sie damit gemeinsam etwas weniger Masse haben als einzeln.
Hier im einfachsten Beispiel: Kernverschmelzung (Fusion) von Deuterium zu Helium (was die Sonne derzeit verwendet, um uns ohne Benutzung von Kastanien zu wärmen) ergibt 200 MWh Energiestrahlung bei Bildung von 1 g Helium. Leider auch Strahlung, daher "unsauber" mit den üblichen Kernenergie-Endproduktlagerungsproblemen... 200 MWh sind übrigens 2.6e15 J und somit immer noch fast 50 "little boys". Deshalb versucht man ja auch, das auf der Erde hinzubekommen! Und das ist ja noch nicht mal die optimale Energieumsetzung aus Masse, sondern nur aus Kernkräften, so wie auch die Kernspaltung (Fission) der Uran/Plutoniumbomben, bei denen bei der Spaltung Energie frei wird.
Die Sonne ist da ganz schön verschwenderisch: Bei unserer Sonne zu Beispiel werden pro Sekunde 597 Millionen Tonnen Wasserstoff zu 593 Millionen Tonnen Helium verschmolzen. Dabei wird der Massenunterschied von 4 Millionen Tonnen in reine Energie umgewandelt! [1]
Und wir strengen uns an, packen ein paar Quadratmeter Silizium aufs Dach und bekommen ein paar wenige MWh im Jahr (!) zusammen. Das schöne daran: wir brauchen nicht so viel, die paar MWh reichen uns als Menschen in einem kleinen Haus normalerweise aus. Trotzdem muß die Sonne dazu so viel Zeug verpulvern, daß der kleine Teil bei uns ankommt.
Und diese klitzekleine Menge ist für die gesammt Hitze verantwortlich?
Im Prinzip ja. Du entfernst Wärme(Energie) aus dem System "Kastanienschalen", also wird das System um diese Energiemenge ärmer, also über E=m c^2 entsprechend leichter. Nur geschieht das bisher halt über sehr ineffiziente chemische Umwandlungen (Feuer, Katalyse).
Man kann das etwas optimieren und über Fusion oder Fission größere Masseanteile in Energie umwandeln, da physikalische Kernkräfte um ein Vielfaches stärker, also energiehaltiger sind als chemische. Auch hier wieder: Wenn sich zwei Teilchen binden, wird (meist) Energie frei, und die Teilchen werden leichter. Je stärker die Bindung, desto mehr Energie wird frei, desto leichter wird das Endergebnis. Siehe oben: aus 597 Millionen Tonnen werden 593 Millionen Masse, der Rest wird als Strahlung frei.
Wobei das Wort "Umwandlung" das meist verwendet wird, falsch ist. Besser wäre eine "Freilassung" der Energie aus dem Gefängnis, wo die Energie gebunden ist - ob als Masse oder als Bindungsenergie, ist für die Theorie irrelevant, wohl aber relevant für die technische Umsetzung.
Aber du schreibst käme...
"käme" ist falsch gewesen. Natürlich kommt es zu einem (in der Praxis aber unmeßbaren) Masseverlust.
Christian
[1]
http://www.rhetzel.ch/zeitanfang/Sterne.html
