5 Sem 2 Test Flashcards
21a) Die Oberfläche eines Sterns schwingt mit einer Schwingungsdauer von T = 3 min. auf und ab. Berechnen Sie die Frequenz f dieser Schwingung.
f = 1/180 = 0.0056 Hz = 5.6mHz
21c) Mit welchem Effekt kann der Außerirdische die Schwingungen des Sterns indirekt sichtbar machen?
Doppler-Effekt
21b) Kann ein außerirdischer Beobachter auf einem Exoplaneten die Musik seines Heimatsterns hören? Begründen Sie Ihre Antwort
Nein, weil zwischen Planet und Stern kein schallleitendes Medium ist
21d) Nennen Sie ein Naturphänomen, welches durch Konvektionsströme erzeugt wird:
Wind
21e) Nennen Sie ein Naturphänomen, welches durch die Brechung von Lichtwellen entsteht:
Regenbogen
23a) Warum kann man durch eine Kerzenflamme und die Sonne nicht hindurchsehen?
Weil sie ein Plasma sind (=Atomkerne und Elektronen können sich frei bewegen), Plasma ist undurchsichtig weil sich das Licht dann nicht frei bewegen kann
22b) Warum ist das Licht aller fernen Galaxien für einen Beobachter auf der Erde rotverschoben?
Weil die Expansion des Raums die Wellenlängen des Lichts streckt
22a) Die Wasserstoff-Absorptionslinie (656 nm) der Galaxie NGC 77 ist um 41 nm in den rötlichen Wellenlängenbereich verschoben. Berechnen Sie aus dieser gemessenen Rotverschiebung die Geschwindigkeit, mit der sich die Galaxie von uns wegbewegt. (c = 3 · 10^8 m/s)
𝜆B − 𝜆
_______
𝜆
= 𝑣s
_______
𝑐
1.9*10^7 m/s
23b) Welche Elemente waren schon vor den ersten Sternen im Universum vorhanden?
Wasserstoff, Helium, Lithium
23d) Welche drei Endstadien von Sternen gibt es?
Weiße Zwerge, Neutronensterne, Schwarze Löcher
23c) Welche drei Kräfte befinden sich in einem Stern im Gleichgewicht?
Gravitationsdruck, Gasdruck, Lichtdruck
24a) Beschreiben Sie den β+-Prozess: p → n + e+ + νe.
Welche Teilchen werden hier ineinander umgewandelt?
𝑝 =
𝑛 =
𝑒+ =
𝜈- =
𝑝 = Proton
𝑛 = Neutron
𝑒+ = Positron
𝜈- =Elektron - Neutrino
23e) Welchen dieser drei Endstadien wird unsere Sonne einnehmen?
Weißer Zwerg
24b) Welche fundamentale Naturkraft ist für diesen Prozess verantwortlich?
Schwache Kraft
24c) Bei welchen Teilchendistanzen wird diese Kraft relevant?
sehr geringen Distanzen
25c) Wie alt ist das Sonnenlicht, das wir als Beobachter auf der Erde sehen können?
100 000 Jahre
24d) Worin unterscheidet sich Antimaterie von Materie?
durch das Vorzeichen ihrer elektrischen Ladung
24e) Was geschieht mit den Antiteilchen, die beim β+ Prozess in der Sonne erzeugt werden?
Das Antiteilchen (Positron), das in der Sonne entsteht, vernichtet sich zB gemeinsam mit einem Elektron aus der umliegenden Materie in 2 Lichtteilchen: e- und e+ -> 2y
25a) Erklären Sie alle Bestandteile der Gleichung E = m c².
E= Energie
m= Masse
c= Lichtgeschwindigkeit
25b) Welche Farbe hat ursprünglich das durch Kernfusion erzeugte Licht im Inneren der Sonne?
Licht in Form von Gammastrahlung, liegt ausserhalb des sichtbaren Lichtspektrums
25d) Bis zu welchem Element erzeugen Sterne durch Kernfusion das Periodensystem der Atome?
Eisen (Fe)
25e) Wodurch werden noch schwerere Elemente im Universum erzeugt?
Supernovae
26b) Wie viele verschiedene Neutrinos gibt es?
3
26a) Wie groß sind Masse, Ladung und Geschwindigkeit eines Neutrinos?
mv=
qv=
vv=
mv= sehr klein
qv= 0
vv= annähernd Lichtgeschwindigkeit
26c) In welcher Eigenschaft unterscheiden sich die verschiedenen Neutrinos?
Masse
26d) Kennt man den Ursprung der Neutrinomassen? o Ja o Nein
nein
26e) Werden Neutrinos nur in der Sonne erzeugt? o Ja o Nein
nein
27a) ErklärenSiealleBestandteiledesStefan-Boltzmann-Gesetzes: 𝐿=𝜎∙𝑇^4∙𝐴
L= Leuchtkraft
T= Oberflächentemperatur
A= Oberfläche
27b) In welcher Einheit wird L gemessen?
Joule/Sekunde = Watt
27c) In welcher Einheit wird T gemessen?
Kelvin
27d) Für welche Körper gilt dieses Gesetz?
für alle leuchtenden Körper
29) Die gemessene Lichtintensität des Sterns Aldebaran beträgt I = 1.2 · 10^-8 J/s/m2. Die Parallaxenmethode ergibt eine Entfernung von D = 6.3 · 10^17 m. Aus der Spektralanalyse des Lichts kann eine Temperatur von T = 4100 K ermittelt werden. Berechnen Sie aus diesen Daten den Radius des Sterns. (Oberfläche einer Kugel = 4 π R2, Stefan-Boltzmann-Konstante = 5.7 · 10-8 )
𝐼 = 𝐿 4𝜋𝐷< 𝐿 = 𝜎 ∙ 𝑇6 ∙ 𝐴
Lösung: R = 1.7 · 10^10 m
28) Berechnen Sie die Leuchtkraft des Sterns Beteigeuze. Er besitzt eine Oberflächentemperatur von T = 3500 K, sowie einen Radius von R = 4.6 · 10^11 m.
(Hinweise: L = σ T^4 A, Oberfläche einer Kugel = 4 π R^2, Stefan-Boltzmann-Konstante = 5.7 · 10^-8 )
Lösung: L = 2.3 · 1031 J/s
30) Der Stern Rigel besitzt eine Leuchtkraft von L=1.6·1031J/s. Wieviel Kilogramm an Masse verliert Rigel in einer Sekunde durch die Umwandlung von Materie in Licht? (Licht- geschwindigkeit = 3 · 108 m/s)
Lösung: m = 1.8 · 1014 kg
Lösung: m = 1.8 · 1014 kg
31) DieSonnewirdsichinca.5.5MilliardenJahrenzueinemRotenRiesenentwickeln,wobei Sie die Erde verschlucken wird. Denken Sie, dass zu diesem Zeitpunkt noch Menschen auf der Erde existieren werden? Auf welche Art und Weise wird die Menschheit mit diesem Problem umgehen? Wird Sie den Planeten Erde bereits verlassen haben? Begründen Sie Ihre Antwort in mindestens drei vollständigen Sätzen.
32a) Beschreiben Sie den Prozess des Elektroneneinfangs: p + e- → n + νe. Welche Teilchen werden hier ineinander umgewandelt?
𝑝 = Proton
𝑒-= Elektron
𝑛 = Neutron
𝜈e = Elektron - Neutrino
32b) Welche Naturkraft ist dafür verantwortlich?
Schwache Kraft
32c) Welche besondere Art von Stern bildet sich aufgrund dieses Prozesses?
Neutronensterne
32d) Berechnen Sie die Rotationsfrequenz des Krebspulsars. Seine Rotationsdauer beträgt T = 0.033 s.
f = 1/0.033 =30.3 Hz
32e) Warum rotieren Neutronensterne so schnell?
Wegen der Drehimpulserhaltung
33a) Das Coulombsche Gesetz lautet 𝐹 = 𝐾 * (q1q2)/r² . Erklären Sie alle Bestandteile der Gleichung:
F= Kraft zwischen den Ladungen
K= Coulomb - Konstante
q= Ladungen der beiden Körper
r= Abstand zwischen den beiden Ladungen
33b) Mit welchem anderen Naturgesetz lässt sich dieses Gesetz vergleichen?
Gravitationsgesetz
33c) Benennen Sie eine Gemeinsamkeit zwischen den beiden Gesetzen.
Abhängigkeit der Anziehung bzw Abstoßung vom Abstand der beiden Körper ist dieselbe (ca 1/r²)
33d) Benennen Sie einen Unterschied zwischen den beiden Gesetzen.
Gravitationskraft ist weitaus schwächer als die elektrische Kraft
34a) Wie groß ist die Reichweite von elektrischen Feldern?
unendlich
34b) Die Elektrische Kraft bestimmt Naturvorgänge zwischen sehr o kleinen o großen Objekten.
kleinen
34c) Von welchen Elementarteilchen werden elektromagnetische Kräfte übertragen?
Lichtteilchen (y)
34d) Warum wurden positive und negative Ladungen zur Beschreibung von elektrischen Kräften eingeführt?
Weil die elektrische Kraft zwischen manchen Teilchen anziehend und zwischen anderen abstoßend ist
34e) Was versteht man unter dem Begriff „Quantisierung“ der elektrischen Ladung?
Die Ladung kommt in der Natur immer als Vielfaches der Ladung des Elektrons vor
34f) Gibt es einen solchen Elementarwert auch bei Massen?
Nein
34g) Warum bewegen sich in einem Atom die Elektronen um die Protonen, und nicht die Protonen um die Elektronen?
Glaube: weil die Elektronen eine viel kleinere Masse als die Protonen haben
35) Berechnen Sie die elektrische Abstoßung zwischen zwei Elektronen, sowie deren gravitative Anziehung, wenn sie sich in einem Abstand von 10-9 m zueinander befinden. Welche Kraft ist größer? Weiß man, warum der Unterschied zwischen diesen beiden Naturkräften so groß ist? (Hinweise: me = 9 · 10-31 kg, e = 1.6 · 10-19 C, G = 6.7 · 10-11, K = 9 · 109 )
Lösung: Fel = 2.3 · 10-10 N, Fgrav = 5.4 · 10-53 N
F= K * ________
