Announcement: there is an English version of this forum on Hallo, wie schnell bewegen sich die Elektronen in einem Blitz. Ich meine die Driftgeschwindigkeit!
Hans schrieb: > wie schnell bewegen sich die Elektronen in einem Blitz. Ich meine die > Driftgeschwindigkeit! Mit doppelter Trollgeschwindigkeit🤡
Hans schrieb: > Hallo, > > wie schnell bewegen sich die Elektronen in einem Blitz. Ich meine die > Driftgeschwindigkeit! Die geben lediglich ihrem Nachbarn in Blitzrichtung einen Tritt.. *gg
Das ist nicht ganz richtig sie geben ihren Nachbarn einen Tritt und bewegen sich ein bisschen weiter. Wenn sie sich nicht weiter bewegen würden wäre ja die Wolke immer noch geladen *gg Mich interessiert nicht der Tritt sondern das bisschen weiter...
Ich habe mal gelesen, dass man Elektronen beim "bewegen" ganz bequem zuschauen könnte, wenn sie sichtbar wären. Es ging um wenige Zentimeter pro Sekunde.
Hans schrieb: > Wenn sie sich nicht weiter bewegen würden wäre ja die Wolke immer noch > geladen *gg Wimre können Wolken auch positiv geladen sein
Hans schrieb: > Mich interessiert nicht der Tritt sondern das bisschen weiter... Dann rechne es dir aus. Du brauchst: Die Stromstärke Die wirksame Querschnittsfläche des Blitzkanals Die durchschnittliche Ladungsträgerdichte des Plasmas im Blitzkanal https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrische_Stromdichte
J. T. schrieb: > Wimre können Wolken auch positiv geladen sein Überlege dir mal was eine positive Ladung bedeutet. Und ob sich in einem Plasma dann die Elektronen oder die positiven Atom/Molekül-Rümpfe mehr bewegen.
Hans schrieb: > Hallo, > > wie schnell bewegen sich die Elektronen in einem Blitz. Ich meine die > Driftgeschwindigkeit! Auch nicht schneller als daneben.
Wenn ich mal davon ausgehe, dass deine Frage (eigentlich sehr interessant) ernst gemeint ist möchte ich folgendes dazu sagen. Solltest du in Physik und Mathematik gut bis sehr gut sein, empfehle ich dir diesen Artikel: https://www.ipp.mpg.de/2155286/Plasmaphysik Einen Artikel und hier keine Erklärung aus dem Grunde, weil er zu ausführlich wäre und es auch nicht hier hingehört, sondern in ein Physikforum. 73 Bodo (dg8ly)
Hans schrieb: > wie schnell bewegen sich die Elektronen in einem Blitz. Ich meine die > Driftgeschwindigkeit! Ein Blitz gleicht eine Ladung von ca. 0.1C mit 100000A in höchstens 1/100000s aus. Also 0.624 Trillionen Elektronen sind hinterher ca. 1000m woanders, nicht mehr in der Wolke sondern in der Erde. Sie hatten dazu 1/100000s Zeit, also müssen sie 100000km/s schnell gewesen sein. Andere Quellen reden von 30000km/s, 1/10 Lichtgeschwindigkeit.
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Michael B. schrieb: > Also 0.624 Trillionen Elektronen sind hinterher ca. 1000m woanders Das ist genauso richtig wie die Aussage: Wenn du den Lichtschalter einschaltest müssen die Elektronen innerhalb 1/1000 Sekunde vom Kraftwerk bis zu der Lampe kommen. Und wenn ich den Wasserhahn aufdrehe kommt auch nicht das Wasser aus dem Hochbehälter direkt aus dem Wasserhahn!
Michael B. schrieb: > Ein Blitz gleicht eine Ladung von ca. 0.1C mit 100000A in höchstens > 1/100000s aus. > Also 0.624 Trillionen Elektronen sind hinterher ca. 1000m woanders, > nicht mehr in der Wolke sondern in der Erde. Sie hatten dazu 1/100000s > Zeit, also müssen sie 100000km/s schnell gewesen sein. Andere Quellen > reden von 30000km/s, 1/10 Lichtgeschwindigkeit Falsche Folgerung Die Zahl sagt vielleicht etwas über die Menge der bewegten Elektronen aus und die Geschwindigkeit des Ladungstransports, sagt aber gar nichts über die Fortbewegungsgeschwindigkeit eines einzelnen Elektrons in einem Plasma. Die Herleitung der Bewegungsgeschwindigkeit in einem Leiter mit bekanntem Querschnitt einfach erklärt hier: https://www.schule-bw.de/faecher-und-schularten/mathematisch-naturwissenschaftliche-faecher/physik/unterrichtsmaterialien/e_lehre_2/teilchenfeld/geschwelektronen.htm Bei einem leitfähigen Plasmakanal anstatt eines metallischen Leiters wird es sich vom Prinzip nicht anders verhalten.
Michael B. schrieb: > ... laberte... Die Elektronen bewegen sich nur bis zum nächsten Atom. Damit ist deine ganze Rechnung hinfällig.
Hans schrieb: > Hallo, > > wie schnell bewegen sich die Elektronen in einem Blitz. Ich meine die > Driftgeschwindigkeit! Ist das Elektronendriftgeschwindigkeitsmessgerät zu teuer? Plasmaphysik ist m.W. mathematisch (noch) unberechenar, s. Fusionsreaktor. Der steht seit 1950 relativ konstant 20 Jahre +/- 5-10 J. immer so kurz vor seiner Totgeburt, zieht aber immer wieder Forschungsgelder an bis die Lichter ausgehen ;)
Nachtrag. Gase und Flüssigkeiten sind Fluide und werden durch die Navier Stokes Gleichung beschrieben, ein Millenium Problemen der Mathematik. Löse die und Du hast keine Sorgen mehr. Zu den Blitzen gibts nur wenige veraltete Modelle, die keine Sprites beschreiben und viel zu wenig Daten. Die wenigen Studien geben auch nichts her, letzlich muß man wie bei der Diffusion in Metallen davon ausgehen, daß es im Blitzkanal wie aufm Weihnachtsmarkt zugeht, je niedriger der Widerstand, umso träger tummeln die sich. Dazu kommen weitere Oszillationen und Sprungeffekte, unberechenbare Verästelungen usw... Nichts genaues wird ein Physikforum auch nicht wissen.
Hans schrieb: > wie schnell bewegen sich die Elektronen in einem Blitz. Ich meine die > Driftgeschwindigkeit! Mit der Formel aus https://forum.mosfetkiller.de/viewtopic.php?t=62976 und der Elektronendichte aus https://www.ipp.mpg.de/1166987/script_ws.pdf und Annahmen über Strom und Durchmesser des Blitzkanals komme ich auf etwa 500km/s, was ganz gut dem Richtwert aus einer Vorlesung von 150km/s entspricht.
Zum Glück ist es Gleichstrom. Für Netzwechselstrom ist das eine Scherzfrage, die Elektronen zappeln da nur hin und her.
Christoph db1uq K. schrieb: > die Elektronen zappeln da nur hin und her. Eher: Sie werden zwangsweise gezappelt, das über Jahre! PETE bereitet schon eine Protestaktion vor.
Beitrag #7574203 wurde vom Autor gelöscht.
> ChatGPT > Die Geschwindigkeit der Elektronen in einem Blitz kann bis zu etwa 100.000 Kilometer pro Sekunde erreichen, was nahezu einem Drittel der Lichtgeschwindigkeit entspricht. Diese hohe Geschwindigkeit entsteht durch die extremen elektrischen Felder während eines Blitzes, die die Elektronen beschleunigen. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die tatsächliche Geschwindigkeit der Elektronen je nach den spezifischen Bedingungen des Blitzes variieren kann.
Jörg R. schrieb: > Hans schrieb: >> wie schnell bewegen sich die Elektronen in einem Blitz. Ich meine die >> Driftgeschwindigkeit! > > Mit doppelter Trollgeschwindigkeit🤡 Die Elektronen bewegen sich nicht von der Wolke in einigen Hundert Meter höhe bis zum Boden. Das wäre aufgrund der mittleren Weglänge in Atmospähre so nicht möglich. Ein Blitz ist im wesentlichen ein Plasmakanal. Wenn das Plasma einmal gezündet ist, also genug Energie da war um Ionisation möglich zu machen, ist das ein kurzzeitig leitfähiger Kanal bis zum Boden. Stelle es dir wie ein Kabel zum Boden vor.
Udo S. schrieb: > J. T. schrieb: >> Wimre können Wolken auch positiv geladen sein > > Überlege dir mal was eine positive Ladung bedeutet. Und ob sich in einem > Plasma dann die Elektronen oder die positiven Atom/Molekül-Rümpfe mehr > bewegen. Schon mal was von Elektronenmangel gehört? Physik? setzen 6!
Michael B. schrieb: > …Andere Quellen > reden von 30000km/s, 1/10 Lichtgeschwindigkeit. Blödsinn! Ein Guchelblitz ( für Wessis: Kugelblitz ) bewegt sich mit weniger als 10m/s ;-)
Schallgeschwindigkeit ist höher als Lichtgeschwindigkeit. Beweis: Wenn ich meinen Fernseher anschalte ist der Ton eher da als das Bild.
Al schrieb: > Schallgeschwindigkeit ist höher als Lichtgeschwindigkeit. > Beweis: Wenn ich meinen Fernseher anschalte ist der Ton eher da als das > Bild. Das ist völlig normal, denn das Licht muss sich zuerstmal entscheiden, ob es nun Teichen oder Welle ist;-)
Udo S. schrieb: > Dann rechne es dir aus. > Du brauchst: Einem Blitz geht eine Serie von so genannten Vorentladungen voraus. Geladene Luftmoleküle bilden einen elektrisch leitenden Blitzkanal von etwa einem Zentimeter Durchmesser, der sich stufenweise bis zur Erdoberfläche aufbaut. Kurz bevor der Kanal die Erde erreicht, wird dort eine Fangladung erzeugt, die der Vorentladung entgegenläuft. Dadurch wird der Blitzkanal geschlossen und der Hauptblitz fährt hindurch. Im Blitzkanal kann es nach der Hauptentladung innert Sekundenbruchteilen zu weiteren Teilentladungen kommen. Mehrere Blitze fahren nacheinander durch den Blitzkanal, was wir als Flackern wahrnehmen. Der Hauptblitz bewegt sich mit einem Drittel der Lichtgeschwindigkeit, also rund 100 000 Kilometer pro Sekunde. Die verschiedenen Phasen eines Blitzes vom ersten Aufbau bis zur Hauptentladung dauern ein paar wenige Zehntelsekunden, der Hauptblitz allein höchstens eine Hundertstelsekunde. Der zeitlich längste einzelne Blitzschlag dauerte knapp über 17 Sekunden, am 18. Juni 2020 über Südamerika Aus der Quelle: https://www.bfb-cipi.ch/blog/detail/66-fragen-zum-blitz
Hans schrieb: > wie schnell bewegen sich die Elektronen Im Grunde bewegt sich da gar nichts weil Elektronen wie alle Elementarteilchen nur Hilfskonstrukte menschlichen Geistes sind. Man kann aber Bewegung von etwas und allerhand weitere Eigenschaften in Beobachtungen hineininterpretieren damit sich da etwas ausrechnen und überhaupt technisch nutzen lässt.
Gerhard H. schrieb: > Hans schrieb: >> wie schnell bewegen sich die Elektronen > > Im Grunde bewegt sich da gar nichts weil Elektronen wie alle > Elementarteilchen nur Hilfskonstrukte menschlichen Geistes sind. Warum wundern mich „im Grunde“ die aktuellen PISA-Ergebnisse nicht?
Der Physiker Melvin Vopson argumentiert, dass die physikalischen Gesetze, die unser Universum beherrschen, Computercodes ähneln, während die Elementarteilchen, aus denen Materie besteht, Pixeln ähneln könnten. https://www.focus.de/panorama/welt/figuren-in-einer-fortgeschrittenen-virtuellen-welt-physik-professor-behauptet-dass-wir-alle-in-einer-simulierten-realitaet-leben_id_259535433.html Vopson lehrt allerding in Portsmouth und nicht in Pisa.
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Al schrieb: > Der Physiker Melvin Vopson argumentiert, dass die physikalischen > Gesetze, die unser Universum beherrschen, Computercodes ähneln, während > die Elementarteilchen, aus denen Materie besteht, Pixeln ähneln könnten. > https://www.focus.de/panorama/welt/figuren-in-einer-fortgeschrittenen-virtuellen-welt-physik-professor-behauptet-dass-wir-alle-in-einer-simulierten-realitaet-leben_id_259535433.html > Vopson lehrt allerding in Portsmouth und nicht in Pisa. Auch mit Allgemeinwissen vom Focus - wird das Verständnis von Physik nicht unbedingt besser!
Al schrieb: > Der Physiker Melvin Vopson argumentiert, dass die physikalischen > Gesetze, die unser Universum beherrschen, Computercodes ähneln, während > die Elementarteilchen, aus denen Materie besteht, Pixeln ähneln könnten. > > https://www.focus.de/panorama/welt/figuren-in-einer-fortgeschrittenen-virtuellen-welt-physik-professor-behauptet-dass-wir-alle-in-einer-simulierten-realitaet-leben_id_259535433.html "Ich träumte, ich sei ein Schmetterling und huschte am Himmel herum; dann bin ich aufgewacht. Jetzt frage ich mich: Bin ich ein Mann, der davon geträumt hat, ein Schmetterling zu sein, oder bin ich ein Schmetterling, der träumt, dass ich ein Mann bin?" Zhuangzi (um 365 - 290 v. Chr.) https://www.zitate7.de/24470/Ich-weiss-nicht-ob-ich-ein.html Manche Ideen werden immer wieder neu aufgewärmt.
Gerhard H. schrieb: > Hans schrieb: >> wie schnell bewegen sich die Elektronen > > Im Grunde bewegt sich da gar nichts weil Elektronen wie alle > Elementarteilchen nur Hilfskonstrukte menschlichen Geistes sind. Man > kann aber Bewegung von etwas und allerhand weitere Eigenschaften in > Beobachtungen hineininterpretieren damit sich da etwas ausrechnen und > überhaupt technisch nutzen lässt. Nein, es findet tatsächlich ein Teilchen- bzw Materietransport statt, sonst würde Galvanik nicht funktionieren.
Al schrieb: > Schallgeschwindigkeit ist höher als Lichtgeschwindigkeit. > Beweis: Wenn ich meinen Fernseher anschalte ist der Ton eher da als das > Bild. Wie erklärst Du dann, dass man den Blitz erst sieht und den Donner später hört? Deine Erklärung geht an folgender wissenschaftlicher Erkenntnis vorbei: Die Augen sind weiter vorn und dann erst kommen die Ohren!
Beitrag #7576895 wurde vom Autor gelöscht.
Eine Messung der Geschwindigkeit der Elektronen selbst ist schwierig aber es ist bekannt das Blitze Röntgen- und Gamma-Strahlung erzeugen - und da kann man das Spektrum deutlich einfacher messen. Hier ist ein Paper dazu (volles Paper leider hinter einer Paywall, aber im Abstract stehen schon ein paar Zahlen: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378779622007945 > Gamma-ray glows have been reported from both ground-based (e.g., [8, 51, 54]) and airborne observations (e.g., [22, 29, 32, 37]). The energy spectrum is thought to extend to some tens of MeV. Für jedes Photon an Gammastrahlung muss ein Elektron mit (mindestens) der gleichen Energie abgebremst werden, es muss also zumindest einzelne Elektronen mit entsprechend hoher Energie geben. Und das ist der Bereich in dem es schon deutlich relativistisch ist, hier hat es mal jemand für 1.02 MeV ausgerechnet und kommt da schon auf 94.3% der Lichtgeschwindigkeit: https://www.lehman.edu/faculty/anchordoqui/gp10solns.pdf Bei "some tens of MeV" ist es noch mal deutlich näher an der Lichtgeschwindigkeit. Kann durchaus sein dass die meisten Elektronen sich deutlich langsamer bewegen aber zumindest ein Teil ist auf jeden Fall relativistisch und hat eine Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit.
Jakob L. schrieb: > Bei "some tens of MeV" ist es noch mal deutlich näher an der > Lichtgeschwindigkeit. Kann durchaus sein dass die meisten Elektronen > sich deutlich langsamer bewegen aber zumindest ein Teil ist auf jeden > Fall relativistisch und hat eine Geschwindigkeit nahe der > Lichtgeschwindigkeit. Das würde aber bedeuten, das das Elektron in einem Feld über 10 MV beschleunigt worden wäre bevor es bei einem Stoß mit einem Atom seine gesamte Energie als Photon abgegeben hätte. Das das Elektron so weit kommt, kommt mir unwahrscheinlich vor. Das ist schon interessant.
Nachtrag: Hier steht etwas mehr dazu: https://de.wikipedia.org/wiki/Terrestrischer_Gammablitz Das sind aber wohl Effekte die in der oberen Athmosphäre passieren und nicht in einem "normalen" Blitzkanal eines Bodennahen Luft-Luft oder Luft-Erde Blitzes. Dort oben ist die Luft deutlich dünner, ausserdem hat man auch solche Effekte beobachtet wo gar kein Gewitter war.
Wladimir schrieb: > Vor allem gibt dort oben keine Kugelblitze ;-) In fliegenden Flugzeugen gabs die - wenn F. fliegen - nur dort oben.
Die Geschwindigkeit bestimmter Elektronen in einem Blitz kann z.T. sehr hoch sein, nahe der Lichtgeschwindigkeit, denn sie genügt, um Stickstoff-Atomkerne zu zertrümmern, wie japanische Forscher vor kurzem nachgewiesen haben: https://www.weltderphysik.de/gebiet/erde/nachrichten/2017/gewitter-koennen-radioaktive-isotope-erzeugen/ https://www.wissenschaft-aktuell.de/artikel/Kernreaktor_Atmosphaere__ndash__Blitze_erzeugen_radioaktive_Isotope1771015590478.html Auch Antimaterie (Positronen) kann in einem Blitz entstehen.
Beitrag #7610403 wurde von einem Moderator gelöscht.
Al schrieb: > Schallgeschwindigkeit ist höher als Lichtgeschwindigkeit. > Beweis: Wenn ich meinen Fernseher anschalte ist der Ton eher da als das > Bild. Und wieso sehe ich erst den Dampf und höre dann die Hupe der Dampflock? Weil die Augen näher dran sind.
Roland E. schrieb: > Die Elektronen bewegen sich nur bis zum nächsten Atom. Damit ist deine > ganze Rechnung hinfällig. So ist es! Sie bewegen sich als freie Elektronen mit maximal etwa 99% Lichtgeschwindigkeit zum nächsten Atom, wo sie gefangen werden. Das ist aber nicht das direkt benachbarte. Die fliegen durchaus sehr viel weiter schnell durch das Atomgitter. Auch die die gefangen wurden, verbleiben dort nicht beliebig lange, sondern bewegen sich weiter. -> Die Elektronengeschwindigkeit ist maximal knapp an C! Da das Elektron aber von einer geringeren Geschwindigkeit von 10%...90% c beschleunigt wird, ist die mittlere Geschwindigkeit geringer als die maximalen 99%, für die meisten irgendetwas zwischen 30% und 90%. Hinzu kommt die Verweildauer, die das Vorankommen bremst. Das kann lange sein bis unendlich für einige! Die Feldstärke wird natürlich mit nahe C vorangetrieben, folglich erreicht das Feld eines Elektrons auch durchaus 99%. Im Mitter ist der Strom aber statistisch viel weniger. -> Ein Elektron trägt nur teilweise zum Ladungstransport bei und das nicht dauerhaft. Die Bewegung des einzelnen Elektrons sagt also nichts über die "Blitzgeschwindigkeit". Im Mittel müssen sich sicher 10-100mal mehr Elektronen bewegen, als es der mittlere berechnete Strom angebibt. -> Der Elektronenstrom ist stark divergent verteilt und hat Spitzen! Elektronen alleine erzeugen kein Leuchten. Es muss eine Ladungstrennung und eine Rekombination stattfinden. Die meisten Gase leuchten aber auf so unterschiedlichen Spektren und so schwach, dass das mit dem Auge nicht einheitlich sichtbar ist. Der Blitz wird fast ausschließlich durch bewegte Luftteilchen erzeugt, die aufgeladen werden und sich bewegen. Die Luftteilchen sind sehr schwer im Vergleich zum Elektron und kommen nicht voran. Sie müssen erst einmal Reibung erzeugen, um Hitze zu haben, die Leuchtkraft besitzt -> Der sichtbare Blitz ist nochmal sehr viel langsamer, als der mittlere Strom und auch langsamer, als die langsamsten Elektronen -> Der Blitz bewegt sich auch ENTGEGEN den Elektronen.
Es handelt sich dabei um einen Fall von Wakefield-Beschleunigung: https://www.nature.com/articles/s41467-021-23000-7 die einem Partikel auf sehr kurze Strecken unheimlich viel Energie zuführen kann.
Hans schrieb: > wie schnell bewegen sich die Elektronen in einem Blitz. Eine Frage wird mit einem "?" abgeschlossen! Deiner Formulierung nach meinst du einen Elektronenblitz, also für eine Kamera um die Szenerie im Moment der Aufnahme zu erhellen.
Andreas M. schrieb: > Deiner Formulierung nach meinst du einen Elektronenblitz, also für eine > Kamera um die Szenerie im Moment der Aufnahme zu erhellen. Ein Blitz und ein Blitzlicht sind nicht das gleiche. Beide können die Szenerie erhellen. Leider nicht die Gedankengänge.
Dieter D. schrieb: > Wladimir schrieb: >> Kugelblitze > > Schon mal Kugelblitze gesehen? Ja, den hier https://de.wikipedia.org/wiki/A%C3%ADlton
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