126 Frequenz Wellenlänge Mikrowellenherd 2,45 GHz 12,24 cm W-LAN 2,4 GHz, 5 GHz und 6 GHz 12,49 cm und 6 cm und 5 cm 5G 2 GHz, 3,4 bis 3,8 GHz und 24 bis 40 GHz 14,99 cm, 8,8 cm bis 7,8 mm und 1,25 cm bis 0,75 cm T 32.3 Wie T 29.6 (S. 95), aber hier um die Wellenlänge ergänzt. Wenn ein Aufkleber die Strahlung tatsächlich blockieren würde, müsste er das Funksignal des Telefons beeinträchtigen, wodurch das Gerät möglicherweise schlechter funktioniert oder sogar mehr Energie aufwenden müsste, um das Signal zu verstärken. Wissenschaftliche Untersuchungen haben gezeigt, dass solche Aufkleber keine messbare Wirkung auf die Strahlungswerte haben. Kapitel 30 Blasen wir ein beliebiges Ding in Gedanken so auf, dass die Atomkerne in der Größe von Glasmurmeln sind. Selbst wenn die Atome dicht an dicht gepackt sind, ist es von Kern zu Kern einige hundert Meter weit! Weil die Elektronen dazwischen federleicht sind, sind Atome also im Wesentlichen leer! Das bedeutet, dass auch du fast nur aus Zwischenraum bestehst! Abgefahren! Die Wahrscheinlichkeit, dass eine Münze auf Zahl fällt, liegt bei 1/2, also bei 50 %. Theoretisch gesehen bleibt also nach jedem Wurf die Hälfte der Münzen über, ganz ähnlich wie nach einer Halbwertszeit. In der Realität gibt es immer Schwankungen, aber der typische Kurvenverlauf kommt perfekt heraus. Warum 32, 64 oder 128 Münzen? Weil sich diese Zahlen bis zum Schluss ohne Rest durch 2 dividieren lassen. Wenn du genug Münzen hast, kannst du auch mit 256, 512 oder 1024 starten. Die Halbwertszeit von Tritium beträgt 12,32 Jahre. Nach dieser Zeit ist die Hälfte des Tritiums zerfallen und die Leuchtziffern stahlen nur mehr halb so hell. Nach weiteren 12,32 Jahren strahlen die Ziffern nur mehr ¼ so hell und sind dann kaum mehr zu sehen. Wenn du 10-mal halbierst, dann kommst du auf 0,09765625 oder gerundet 0,1. Das ist 1/10 % oder 1/1000 des ursprünglichen Wertes. Damit ist die Nachweisgenauigkeit erreicht. Das Objekt darf maximal 10 Halbwertszeiten alt sein, also nicht älter als etwa 58.000 Jahre. Dann wird die Methode zu ungenau. a) Proton 1,00728/0,00055 ≈ 1831-mal schwerer als ein e– Neutron: 1,00866/0,00055 ≈ 1834-mal schwerer als ein e– b) Genau betrachtet gibt es keine ganzen Zahlen. Die einzige Ausnahme bildet C-12. Das ist kein Zufall, weil die relative Masse am C-12 definiert ist, indem ihm exakt der Wert 12 zugewiesen wurde. c) Die rechte Spalte gibt die Häufigkeit an, mit der das jeweilige Isotop in der Natur vorkommt. Im Periodensystem ist immer die A 33 A 34 A 15 B 32.9 Dein Körper besteht im Wesentlichen aus Zwischenraum. A 16 A 17 A 18 A 19 A 22 Masse der Isotopen-Mischung angegeben. Kohlenstoff in der Natur besteht zum Beispiel zu 98,84 % aus C-12 mit der Massenzahl 12,0 und zu 0,96 % aus C-13 mit der Massenzahl 13,00335. Der Anteil an C-14 ist zu vernachlässigen. In Summe macht das eine durchschnittliche Masse von 12,0107. Aus Platzgründen steht im Periodensystem 12,0, aber in Wirklichkeit ist auch das keine ganze Zahl. Du siehst also: Das mit der Masse ist genauer betrachtet sehr kompliziert! Je größer der Abstand, desto kleiner wird die elektrische Abstoßung von zwei Ladungen, etwa zwei Protonen, weil der Abstand im Nenner steht – und noch dazu quadriert wird. Sind die Ladungen doppelt so weit entfernt, sinkt die Kraft dadurch auf ein Viertel ab, sind sie dreimal so weit entfernt, bereits auf ein Neuntel. Die Kraft sinkt also sehr schnell ab, sie sinkt aber nie auf null ab. Dazu musste der Nenner unendlich groß sein, und das geht ja nicht. Deshalb reicht die elektrische Kraft unendlich weit. Du sieht sofort sehr gut, dass die Neutronenzahl viel schneller ansteigt als die Protonenzahl. Das muss so sein, um die anwachsende Abstoßung der Protonen auszugleichen. Die elektrische Kraft wirkt ja unendlich weit ( A 23 ), und deshalb stößt jedes Proton jedes andere Proton im Kern ab. Man sieht, wie auch in B 30.34 b (S. 107), die Zerstrahlung eines Elektrons und eines Positrons in zwei elektromagnetische Wellen. Die Belastungen betrugen bei den verschiedenen Missionen etwa 3,8 bis 11,4 mSv. Das ist etwa vergleichbar mit einem Röntgen der Brustwirbelsäule oder einem CT des Rumpfs, liegt aber noch deutlich unter den 20 mSv, die das medizinische Personal abbekommen darf. In Summe ist das also kein Grund, an der Mondlandung zu zweifeln. Kapitel 31 Man könnte denken, dass es sich dabei um Rauch handelt. In B 31.7 (S. 111) kannst du aber sehen, dass die Türme keine Schlote sind, sondern Kühltürme. In diesen wird Wasser verdampft, und das kommt oben raus. Salopp gesagt erzeugen diese Türme also Wölkchen. Besprecht in der Gruppe, dass der sichtbare Dampf harmlos ist. Mithilfe von B 31.7 (S. 111) könnt ihr überlegen, wo die tatsächlichen Risiken der Atomkraft liegen – zum Beispiel bei radioaktiven Stoffen im Reaktor, bei Unfällen oder bei der Endlagerung von Atommüll, nicht aber beim Dampf aus dem Kühlturm. Je höher ein Element, desto mehr Neutronen braucht der Kern als zusätzlichen Klebstoff. Die Anzahl der Neutronen wachsen somit schneller an als die der Protonen (B 30.41, S. 109). Die zwei mittelgroßen Kerne brauchen daher in Summe weniger Neutronen als der große Kern, und diese überschussigen Neutronen werden bei einer Kernspaltung immer frei. GAU ist die Abkürzung für „größter anzunehmender Unfall“. Während die Folgen eines GAUs für die Umwelt bei Funktionieren der Sicherheitsmaßnahmen nicht spürbar sind, kommt es bei einem Super-GAU wie in Tschernobyl und Fukushima zu einer radioaktiven Belastung der Umwelt. Fukushima war das älteste Kernkraftwerk in Japan. Der Reaktor war ein veralteter Typ, dessen Sicherheitsrisiken schon vorher häufig diskutiert wurden. Das Unglück wurde durch ein Erdbeben und die danach entstehende Tsunami-Welle verursacht. Es kam dadurch zu einem Ausfall der Stromversorgung. Die Brennstäbe konnten nicht mehr ausreichend gekühlt werden, und es kam zu einer sogenannten Kernschmelze und zu massivem Austritt von radioaktivem Material. Es gab zwar nur wenige Todesopfer, aber A 23 A 24 A 26 A 27 A 10 A 11 A 15 A 16 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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