Gast
#6075251
Die Frage steht im Titel. Zweite Frage: Gibt es Lichtbögen im Luftleeren Raum?
Stefan F. schrieb: > Die Frage steht im Titel. Da verbrennt nichts. "Verbrennt" im Sinne von "oxydiert aka reagiert mit Sauerstoff". > Zweite Frage: Gibt es Lichtbögen im Luftleeren Raum? Im idealen Vakkum nicht. Aber das gibts nicht.
In den Luft produziert man Stickoxide und Ozon. Im Vakuum <10^-3 mBar gibt es keine Lichtbogen (Plasma) mehr, weil zuwenig stossende Ladungstraeger da sind. Bei 10^-2mBar sind allerdings schoene Gasfarben zu sehen, wie das Nordlicht.
Stefan F. schrieb: > Die Frage steht im Titel. Die Elektrode(n) sind prinzipiell Verschleißteile. Das Licht kommt allerdings nicht von den sich abnutzenden Elektroden, sondern durch die Energieumwandlung von Strom. > Gibt es Lichtbögen im Luftleeren Raum? https://www.google.com/search?q=lichtbogen+vakuum Wobei "luftleer" eigentlich nur das Abhandensein des Gasgemisches "Luft" fordert, aber nicht die Abwesenheit eines jeden anderen Gases... ;-)
Axel S. schrieb: > Da verbrennt nichts Ich merke gerade, das war mißverständlich formuliert. Um einen Lichtbogen zu erhalten, braucht nichts zu verbrennen. Wenn allerdings etwas brennbares (im Zweifel reichen die Elektroden) und Sauerstoff vorhanden sind, dann wird das normalerweise verbrennen. Heiß genug ist es ja.
Gast
#6075508
Axel S. schrieb: > Da verbrennt nichts. Lothar M. schrieb: > Das Licht kommt allerdings nicht von den sich abnutzenden Elektroden, > sondern durch die Energieumwandlung von Strom. Meinst ihr damit, dass die Energie des Stromes (nicht die Elektronen selbst) in Licht umgewandelt wird? Die dabei verbrennenden Elektroden und was mit der Luft passiert ist also nur ein Seiteneffekt auf Grund des Lichtbogens. War das so gemeint?
Geht es genau um Kohlebogenlampen? https://de.wikipedia.org/wiki/Bogenlampe "Unter Bogenlampe versteht man: *allgemein eine Gasentladungsröhre bzw. Gasentladungslampe, die im Bereich der Bogenentladung betrieben wird *speziell eine Kohlebogenlampe" https://de.wikipedia.org/wiki/Kohlebogenlampe https://de.wikipedia.org/wiki/Gasentladungsr%C3%B6hre Für die Kohlenbogenlampe gilt, dass das Plasma zunächst weniger sichtbares Licht abgibt als die Elektroden, erst wenn seltene Erden beigemischt sind, wird der eigentliche Bogen sichtbar. Für das Plasma wird die Umgebungsluft gebraucht, ohne die dürfte nichts leuchten.
Gast
#6075521
Christoph db1uq K. schrieb: > Geht es genau um Kohlebogenlampen? Ich dachte eher an Schaltkontakte und Jakobsleitern.
Stefan F. schrieb: > Jakobsleitern Die werden es im Vakuum ohnehin schwer haben...
In Gasen entsteht das Licht doch, wenn ich die Moleküle anrege (durch Ionisation) und sie dann in den nicht angeregten Zustand zurückkehren, wobei sie Energie in Form von Licht abgeben. Oder nicht?
Ben B. schrieb: > In Gasen entsteht das Licht doch, wenn ich die Moleküle anrege (durch > Ionisation) und sie dann in den nicht angeregten Zustand zurückkehren, > wobei sie Energie in Form von Licht abgeben. Oder nicht? Hm, ich wage mal zu behaupten, dadurch entsteht Licht quasi immmer ... ;) Mir fallen jetzt direkt nicht wirklich Prozesse ein, die Licht erzeugen, die nicht auf diese Beschreibung passen. Thermisches Licht, Laserlicht, Gasentladungslampen, ... immer werden Moleküle oder Atome durch irgendeinen Prozess angeregt und emittieren dann bei Rückkehr in den Grundzustand Licht. Also würde ich auch sagen, verbrennen tut hier nichts, oder zumindest nicht notwendigerweise etwas. Es leuchtet, weil die durch das Feld ionisierten Atome und Moleküle im Plasma sich abregen und dabei strahlen. Ohne Materie (im Vakuum) wird's diesen Prozess nicht geben, also dürfte auch nichts leuchten. Außer bei sehr hohen Feldstärken dürfte da aber ohnehin auch kein Strom fließen.
Sven B. schrieb: > Mir fallen jetzt direkt nicht wirklich Prozesse ein, die Licht erzeugen, > die nicht auf diese Beschreibung passen. Bremsstrahlung, Tscherenkow-Licht
Ich weiß jetzt nicht mit völliger Sicherheit ob freie Elektronen ein absolutes Vakuum durchqueren können, vermute aber ja. Dann wäre ein Stromfluß dort möglich wenn man die Kathode dazu bringt, Elektronen zu emittieren wie in einer Elekronenröhre.
Ben B. schrieb: > Ich weiß jetzt nicht mit völliger Sicherheit ob freie Elektronen ein > absolutes Vakuum durchqueren können, vermute aber ja. Was sollte sie daran hindern? > Dann wäre ein > Stromfluß dort möglich wenn man die Kathode dazu bringt, Elektronen zu > emittieren wie in einer Elekronenröhre. Wobei Elektronenemission auch ohne thermische Energiezufuhr (aka Heizung) funktioniert, wenn das elektrische Feld stark genug ist: Feldemission. Grundprinzip wie im Flash-Memory.
Ok, hatte ich recht. Ohne gut emittierende Kathode wird da aber nur sehr wenig Strom fließen. Ich dachte jetzt an nennenswerte Mengen Strom.
A. K. schrieb: > Bremsstrahlung Entsteht dabei in der Praxis Licht? Das ist viel kurzwelliger, oder? Klar, geht prinzipiell schon, aber ist jetzt kein üblicher Prozess. > Tscherenkow-Licht Passt m.E. auch auf die "Atome werden angeregt und emittieren dann Licht"-Brschreibung.
Leuchten werden dabei aber höchstens die Elektroden, nämlich wenn glühend heiss, nicht aber der Elektronenstrom im Vakuum.
Sven B. schrieb: >> Tscherenkow-Licht > > Passt m.E. auch auf die "Atome werden angeregt und emittieren dann > Licht"-Brschreibung. "This peculiar radiation can evidently not be explained by any common mechanism such as the interaction of the fast electron with individual atom or as radiative scattering of electrons on atomic nuclei." https://en.wikipedia.org/wiki/Cherenkov_radiation#Basics
Bei der Bremsstrahlung weiß ich es nicht genau, weil diese auch bei der Ablenkung von Elektronen bzw. geladenen Teilchen auftritt (Synchrotronstrahlung). Das wäre auch in einem absoluten Vakuum möglich.
Ben B. schrieb: > Ich weiß jetzt nicht mit völliger Sicherheit ob freie Elektronen ein > absolutes Vakuum durchqueren können, vermute aber ja. Dann wäre ein > Stromfluß dort möglich wenn man die Kathode dazu bringt, Elektronen zu > emittieren wie in einer Elekronenröhre. Ja, so wie es in jeder Radioröhre passiert.
Ich war mir nicht sicher, ob in einer Elektronenröhre ein absolutes Vakuum herrscht. In solchen extremen Umgebungen gibt es ja einige Prozesse, die nur im Grenzbereich funktionieren und bei Unterschreiten einer Grenze zum Erliegen kommen.
Ben B. schrieb: > Ich weiß jetzt nicht mit völliger Sicherheit ob freie Elektronen ein > absolutes Vakuum durchqueren können Was sollte sie daran hindern? Die Frage ist vielmehr, wo die Elektronen herkommen und ob das absolute Vakuum dann noch eins ist, wenn Elektronen darin herumfliegen. Und noch mehr ist die Frage, durch welchen Prozeß das einsame Elektron im Vakuum Energie verlieren könnte, die dann in Form von Photonen frei werden könnte. Denn das hier: Sven B. schrieb: > "Atome werden angeregt und emittieren dann Licht" ist nicht ganz korrekt. Die Atome werden nicht (allein?) angeregt. In erster Linie wird ein Elektron angeregt. Es verläßt die Hülle "seines" Atoms. Jetzt kann man natürlich trefflich spekulieren, ob der ionisierte Atomrumpf ebenfalls angeregt ist, oder nur das Elektron. Das Photon wird jedenfalls dann emittiert, wenn ein Ion und ein Elektron rekombinieren. Und die Phtotonenergie entspricht der Differenz der Energie des freien Elektrons zum gebundenen. Das Atom ist daran nur dahingehend beteiligt, daß es das Energienieveau definiert, das das Elektron am Ende haben kann. Da das absolute Vakuum aber nun definitionsgemäß nichts enthält, womit das Elektron interagieren könnte (vulgo: nichts enthält, was das Elektron abbremsen könnte) kriegt es seine Energie nicht los. Ergo: kein Licht.
Ben B. schrieb: > Ich war mir nicht sicher, ob in einer Elektronenröhre ein absolutes > Vakuum herrscht. Röhren werden evakuiert, damit möglichst viele Elektronen auf dem Weg zur Anode auch durchkommen, statt unterwegs auf Hindernisse zu stossen. Je weniger Hindernisse, desto besser.
Ben B. schrieb: > Ich war mir nicht sicher, ob in einer Elektronenröhre ein absolutes > Vakuum herrscht. In solchen extremen Umgebungen gibt es ja einige > Prozesse, die nur im Grenzbereich funktionieren und bei Unterschreiten > einer Grenze zum Erliegen kommen. Ich weiss nicht, was Du unter "absoluten Vacuum" verstehst. Der Prozess der Elektronenleitung funktioniert jedenfalls auch noch im UHV bei 10 E-12 mBar problemlos.
Absolutes Vakuum würde ich dem Fall mit "keine Atome bzw. Atomkerne enthalten" definieren.
Ben B. schrieb: > Absolutes Vakuum würde ich dem Fall mit "keine Atome bzw. Atomkerne > enthalten" definieren. Landläufig wird es jedoch als Abwesenheit von Materie definiert. aber auf eine Definition mehr oder weniger kommt es nicht an: ;-) https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_vacuum_(disambiguation)
Harald W. schrieb: > Ich weiss nicht, was Du unter "absoluten Vacuum" verstehst. ich auch nicht, sobald 2 notwändige Elektroden vorhanden sind ist das Vakuum ja nicht absolut. Mit genügender Feldstärke sollte man jedem Material Elektronen entreissen können die ungehindert fliegen, aber Licht? Licht waren doch immer Photonen die beim Zurückfallen von Elektronen auf ihre Schale ausgesendet werden, im gleicher Frequenz wie bei Anregung, war die Anregung Röntgenstrahlung gibt es wohl kein sichtbares Licht? Ich müsste echt noch mal an der Quelle recherchieren -> Röntgenspektroskopie!
Joachim B. schrieb: > Licht waren doch immer Photonen die beim Zurückfallen von Elektronen auf > ihre Schale ausgesendet werden, Nicht immer. Siehe oben. > im gleicher Frequenz wie bei Anregung, Der Leuchtstoff einer Leuchtstoffröhre wandelt UV in sichtbares Licht: "Fluoreszenz ist die spontane Emission von Licht kurz nach der Anregung eines Materials durch Elektronenübergang. Dabei ist das emittierte Licht in der Regel energieärmer als das vorher absorbierte."
Joachim B. schrieb: > ich auch nicht, sobald 2 notwändige Elektroden vorhanden sind ist das > Vakuum ja nicht absolut. Mit genügender Feldstärke sollte man jedem > Material Elektronen entreissen können die ungehindert fliegen, aber > Licht? Im Lichtbogen wird nicht das Licht (die Photonen) im Bogen transportiert, sondern Elektronen und Ionen. Licht entsteht ggf als Folge davon.
A. K. schrieb: > wandelt UV in sichtbares Licht UV ist ja nun dem sichtbaren Licht nahe, was ist aber wenn man durch pure Feldstärke Elektronen aus Elektroden im Vakuum herausreisst? Was soll da Licht bringen? Was passiert bei Röntgenspektroskopie, auch da kein sichtbares Licht. Ich verstehe die Frage vom TO nicht, für einen Lichtbogen muss ja Energie in elektromagnetischer Strahlung der Nähe von vom Licht vorhanden sein. Wenn der Enerieeintrag im Vakuum aus "Licht" besteht kommt wohl wieder "Licht" raus.
Joachim B. schrieb: > UV ist ja nun dem sichtbaren Licht nahe, was ist aber wenn man durch > pure Feldstärke Elektronen aus Elektroden im Vakuum herausreisst? Dann hast du Elektronen, aber keine Photonen. > Was soll da Licht bringen? Nichts. Ausser du kriegst den Strom gross genug, dass die Elektroden glühen. > Ich verstehe die Frage vom TO nicht, für einen Lichtbogen muss ja > Energie in elektromagnetischer Strahlung der Nähe von vom Licht > vorhanden sein. Im Lichtbogen sind normalerweise heisse Atome. Die können Licht erzeugen. Im Vakuum fehlen die Atome.
Gast
#6076248
Ihr seid echt Klasse. Bevor ich Frage stellte, las ich den Wikipedia Artikel (teilweise) und habe nur Bahnhof verstanden. Physik ist nicht so mein Ding. Aber durch eure Antworten kommt da langsam Licht ins Dunkel (hehe). Also wenn ein Elektron seine Energie abgibt, entsteht ein Photon. Logischerweise kann ein Photon keine Masse haben, sonst würde das Elektron dabei auseinander fallen. Aber wenn ein Photon keine Masse hat, besteht es doch nur aus Energie, oder nicht? Wieseo nennt es dann Elementar- teilchen? Für mich ist ein Teilchen ein Ding, dass man aufhäufen und anfassen kann. Energie kann man aber nicht anfassen.
Tja ich glaube da ist sich die Physik noch nicht sicher. Licht hat sowohl Eigenschaften von elektromagnetischen Wellen als auch von Teilchen.
Man bewegt sich dabei in einem Rahmen, für den die menschliche Vorstellungswelt nicht geschaffen ist. Entsprechend grotesk und widersprüchlich wirken die Modellvorstellungen. Sie versuchen, den mathematischen Charakter moderner Physik in die Vorstellungswelt zu übertragen. Aus diesen Modellvorstellungen dann allerdings Schlüsse zu ziehen, ist gefährlich.
Stefan F. schrieb: > Aber wenn ein Photon keine Masse hat, Es hat keine Ruhemasse, bewegt sich aber mit Lichtgeschwindigkeit. > besteht es doch nur aus Energie, Wegen der Äquivalenz von Masse und Energie https://de.wikipedia.org/wiki/%C3%84quivalenz_von_Masse_und_Energie kann einem Photon durchaus eine Masse
zugeordnet werden, die aber verschwinden würde, wenn man das Photon auf die Geschwindigkeit 0 abbremsen würde (falls dies möglich wäre). Man hat oft die Vorstellung, bei den Teilchen (Photonen, Elektronen usw.) handle es sich um nichts anderes als mikroskopisch kleine Murmeln, was dazu verleitet, sie ausschließlich mit den Gesetzen der klassischen Mechanik beschrieben zu wollen. Das klappt aber nur eingeschränkt: https://de.wikipedia.org/wiki/Welle-Teilchen-Dualismus
Ben B. schrieb: > ich glaube da ist sich die Physik noch nicht sicher ich weiss das die Physik sich da noch nicht sicher ist! Galt früher das Atom als kleinstes teilbares war man später weiter im Glauben -> Atomkern, Elektronen. Dann wurde der Atomkern gespalten und man fand Positronen und Neutronen. Nun ist man wieder weiter und fand Quarks https://www.chemie.de/lexikon/Quark_%28Physik%29.html siehe weiter https://de.wikipedia.org/wiki/Quantenobjekt und man ist in der klassischen Physik noch nicht am Ende angelangt! Siehe auch Astrophysik Urknall -> kein Raum keine Zeit, das übersteigt unseren Horizont, vor allem mit dem aus dem Nichts entstehen! Ist als wenn 2 dimensionale Schattenwesen die dritte Dimension verstehen sollen!
Gast
#6076865
Mein Horizont endet bei der Vorstellung das es a) Teilchen mit Masse b) Energiewellen ohne Masse gibt. Wenn ich eine Pistolenkugel abschieße habe ich beides zusammen. Irgendwo habe ich mal gelesen, dass ab und b möglicherweise das Selbe ist, nur in zwei unterschiedlichen Zuständen. Wenn das so ist, müsste man Energie in Materie umwandeln können, und umgekehrt. Oder zumindest müsste man das irgendwo beobachten können. Sind wir bei der Erklärung von Licht wirklich schon bei so geheimnisvollen Themen wie der String-Theorie?
Stefan F. schrieb: > Wenn das so ist, müsste > man Energie in Materie umwandeln können, und umgekehrt. Oder zumindest > müsste man das irgendwo beobachten können. Kann man auch. H2O ist leichter als die entsprechende Menge H2+O2, wenngleich sehr wenig. Deutlicher ist das Massedefizit bei Kernspaltung und -fusion.
Stefan F. schrieb: > Sind wir bei der Erklärung von Licht wirklich schon bei so > geheimnisvollen Themen wie der String-Theorie? 42
In Hiroshima betrug der Massendefekt grob 1g, d.h. 1g Materie wurde in Energie umgewandelt.
Stefan F. schrieb: > Wenn das so ist, müsste man Energie in Materie umwandeln können, Ja, wenn Du eine endotherme chemische Reaktion hast, musst Du Energie zuführen, damit dies Reaktion stattfindet. Das dann entstehende Produkt ist dann schwerer als die Ausgangsprodukte. Der Massezuwachs ist allerdings so gering, das er kaum messbar ist.
Stefan F. schrieb: > wenn ein Photon keine Masse hat, besteht es doch nur aus Energie, > oder nicht? Wieseo nennt es dann Elementar- teilchen? Für mich ist > ein Teilchen ein Ding, dass man aufhäufen und anfassen kann. Die Physik hat sich seit den Tagen des Welle-Teilchen Dualismus durchaus weiterentwickelt. Bei Photonen ist das Problem besonders deutlich, weil sich manche Effekte wie Interferenz am Doppelspalt nur in der Modellierung als Welle verstehen lassen, andere Effekte wie der Photoeffekt aber nur in der Modellierung als Teilchen. Die derzeit angesagten Quantenfeldtheorien legen nahe, daß es klassische Teilchen als lokalisierbare, punktförmige Objekte überhaupt nicht gibt. Und das gilt nicht nur für Photonen, sondern auch für Elektronen und alle anderen Elementarteilchen. Diese Theorien haben den Vorzug, die beobachtbare Realität gut zu beschreiben. Aber auch den Nachteil, vollkommen unintuitiv zu sein.
Zur Ursprungsfrage: Ein Lichtbogen ist nichts anderes als ein Plasma, d.h. er besteht aus Ladungsträgern, also Elektronen und/oder Ionen. Es gibt durchaus auch im Vakuum einen Lichtbogen, denn z.B. bei Vakuum-Leistungsschaltern brennt der Lichtbogen in einer evakuierten Schaltkammer. Dort stammen die Ladungsträger ausschließlich aus den Kontakten. Auch der Vakuum-Lichtbogen leuchtet - das habe ich selbst schon gesehen. Schließlich ist auch dort ein mehrere 1000 °C heißes Plasma vorhanden.
Mh, ich zweifle. Plasmen bestehen in der Regel aus ionisierten Atomen, sind also insgesamt elektrisch neutral. Ein optisch hinreichend dichter Bereich mit nur Elektronen würde -- das habe ich jetzt nur im Kopf überschlagen -- mit extrem hoher Kraft auseinander gedrückt werden und sich sofort zerlegen. Außerdem wäre mir nicht direkt klar, wo das Licht herkommt. Ich vermute, dass hier das Restgas im "Vakuum" leuchtet.
Sven B. schrieb: > Mh, ich zweifle. > > Ich vermute, dass hier das Restgas im "Vakuum" leuchtet. Tobias W. schrieb: > Vakuum-Leistungsschaltern ich zweifle mit, das Vakuum wurde vermutlich nicht gegettert wie in Radio Röhren. https://de.wikipedia.org/wiki/Getter
Gast
#6078335
Vielen Dank für eure rege Beteiligung. Ich hatte befürchtet, dass meine Frage als "Kinderkacke" abgewiesen wird. Aber es kam doch eine Menge Interessantes dabei heraus. Ich bin halt kein Physiker, aber neugierig wie eine Katze.
Elektronenröhren sind aber auch nicht komplett "leer", wenn man sie massiv überlastet, entsteht auch ein bläuliches Leuchten.
Ben B. schrieb: > Elektronenröhren sind aber auch nicht komplett "leer", wenn man sie > massiv überlastet nun ja auch gegetterte Röhren ziehen an den Pressglassockeln Luft und irgendwann ist auch das Gettermaterial aufgebraucht. Höchstvakuum wird sowieso nie erreicht, denn lt. Definition ist es das Fehlen aller Materie! Also im Weltall hinter der Expansionsgrenze, falls sich die Physikmodelle nicht irren. http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2014/07/14/wie-gross-ist-das-universum/
Joachim B. schrieb: > Also im Weltall hinter der Expansionsgrenze, falls sich die > Physikmodelle nicht irren. Da gibts doch nicht einmal nichts. ;-) Genau genommen gibts auch kein "da", denn dafür braucht es einen Raum, und ohne den gibts kein "nichts".
A. K. schrieb: > heisse Atome. heisst Atome = Plasma
Man kann Plasma als einen Zustand von Materie betrachten. Also ja.
Ben B. schrieb: > Man kann Plasma als einen Zustand von Materie betrachten https://de.m.wikipedia.org/wiki/Plasma_(Physik)
A. K. schrieb: > Da gibts doch nicht einmal nichts. ;-) und da gedenke ich fast vom Atheist zum Gläubigen zu werden, oder wir sind doch alle nur eine Computersimulation. Urknall, kein Raum, keine Zeit, alles aus Nichts entstanden, das übersteigt nicht nur meinen Horizont, selbst in der Astrophysik bekomme ich keine Antworten.
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