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Der Massenerhaltungssatz - Todd Ramsey

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    Woher kommt das alles eigentlich?
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    Dieser Felsbrocken?
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    Diese Kuh?
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    Dein Herz?
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    Natürlich nicht die Dinge selbst,
    sondern ihre Bausteine:
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    Atome -- die Teilchen,
    aus denen die Welt besteht.
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    Die Antwort auf diese Frage
    steckt im Massenerhaltungssatz.
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    Er gilt für ein abgeschlossenes System,
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    dessen Grenze Masse und Energie
    nicht überwinden können.
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    In diesem System ist Masse,
    also Materie und Energie, konstant.
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    Sie kann weder erzeugt
    noch vernichtet werden.
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    Das Universum ist, soweit wir wissen,
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    so ein abgeschlossenes System.
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    Schauen wir uns zunächst
    ein kleineres, einfaches Beispiel an.
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    Hier haben wir 6 Kohlenstoffatome,
    12 Wasserstoffatome
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    und 18 Sauerstoffatome.
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    Mit etwas Energie werden
    unsere Moleküle ganz schön aktiv.
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    Diese Atome können sich
    zu bekannten Molekülen verbinden.
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    Das ist Wasser
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    und das ist Kohlendioxyd.
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    Wir können Masse weder
    erzeugen noch vernichten.
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    Wir haben nur das, was da ist.
    Was können wir also damit machen?
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    Ah, sie sind eigenwillig.
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    Mal sehen. Sie haben mehr Kohlendioxyd
    und Wasser gebildet, je sechs Moleküle.
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    Mit etwas mehr Energie können wir
    daraus ein einfaches Zuckermolekül
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    und etwas Sauerstoff machen.
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    Die Atome sind dieselben: 6 Kohlenstoff,
    12 Wasserstoff und 18 Sauerstoff.
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    Die zugeführte Energie ist nun
    in den Atomverbindungen gespeichert.
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    Wir können diese Energie wieder freigeben,
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    indem wir den Zucker wieder
    in Wasser und Kohlendioxyd zerlegen.
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    Immer noch dieselben Atome.
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    Legen wir einige Atome zur Seite
    und probieren etwas Explosiveres.
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    Das hier ist Methan. Oft wird es mit
    pupsenden Kühen in Verbindung gebracht.
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    Es wird aber auch
    als Raketentreibstoff genutzt.
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    Führen wir etwas Sauerstoff
    und ein wenig Energie zu,
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    zum Beispiel mit einem Streichholz,
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    dann verbrennt es zu Kohlendioxyd,
    Wasser und noch mehr Energie.
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    Beachte, dass unser Methan
    4 Wasserstoffatome enthielt.
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    Am Ende ist immer noch 4-mal Wasserstoff
    in den 2 Wassermolekülen enthalten.
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    Zum großen Finale kommt jetzt Propan,
    ein weiteres brennbares Gas.
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    Wir führen Sauerstoff zu,
    zünden es an und -- BUMM!
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    Mehr Wasser und Kohlendioxyd.
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    Jetzt sind es 3 CO2-Moleküle,
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    weil das Propanmolekül
    3 Kohlenstoffatome enthielt
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    und diese nirgendwo anders hin können.
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    Es gibt noch viele Reaktionen,
    die mit diesen paar Atomen möglich sind.
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    Der Massenerhaltungssatz
    würde bei jedem Versuch gelten.
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    Die Energie und Materie zu Beginn
    einer chemischen Reaktion
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    bleiben nach der Reaktion
    erhalten und nachweisbar.
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    Wenn die Masse immer gleich bleibt,
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    wo kamen diese Atome dann überhaupt her?
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    Sehen wir in der Geschichte nach.
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    Weiter, weiter, weiter, zu weit.
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    Okay, hier ist er.
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    Der Urknall.
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    Unser Wasserstoff bildete sich
    aus einer hochenergetischen Partikelsuppe
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    in den ersten drei Minuten nach
    der Enstehung unseres Universums.
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    Schließlich bildeten sich Atomwolken,
    aus denen Sterne entstanden.
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    In den Sternen entstanden
    durch Kernreaktionen leichte Elemente
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    wie Wasserstoff und Helium,
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    aus denen schwerere Elemente
    wie Kohlenstoff und Sauerstoff entstanden.
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    Auf den ersten Blick brechen
    diese Reaktionen das Gesetz,
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    weil sie extrem viel Energie freisetzen,
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    scheinbar aus dem Nichts.
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    Dank Einsteins berühmter Formel
    wissen wir jedoch,
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    dass Energie gleich Masse ist.
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    Die Gesamtmasse der Atome
    zu Beginn der Reaktion
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    war aber ein klein wenig größer
    als die Masse der Produkte,
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    und dieser Masseverlust entspricht
    genau der zusätzlichen Energie,
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    die der Stern in Form von Licht,
    Wärme und geladenen Teilchen ausstrahlt.
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    Am Ende wurde der Stern zur Supernova
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    und seine Elemente verteilten sich im All.
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    Kurz gesagt verbanden sie sich neu
    und mit Atomen von anderen Supernovas
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    formten sie die Erde.
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    4,6 Milliarden Jahre später
    wurden sie Teile
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    unseres kleinen,
    abgeschlossenen Systems.
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    Aber sie sind nicht halb so spannend
    wie die Atome, aus denen du bist.
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    Oder diese Kuh.
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    Oder dieser Felsbrocken.
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    Und deswegen, wie
    Carl Sagan so treffend sagte:
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    "Wir sind alle Sternenstaub."
Title:
Der Massenerhaltungssatz - Todd Ramsey
Description:

Die komplette Lektion unter: http://ed.ted.com/lessons/the-law-of-conservation-of-mass-todd-ramsey

Alles in unserem Universum hat Masse -- vom kleinsten Atom bis zum größten Stern. Aber die Masse ist stets konstant geblieben, obwohl Sterne, Planeten und Menschen entstanden und vergangen sind. Wie kann das Universum wachsen, ohne dabei seine Masse zu verändern? Todd Ramsey beantwortet diese Frage mit dem Massenerhaltungssatz.

Lektion von Todd Ramsey, Animation von Vegso/Banyai.
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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
04:37

German subtitles

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