Ang. grunnstoffer tyngre enn jern på jorda

[Skagen]

Hei!

I dag hadde jeg min første intro-forelesning i geologidelen av geografistudiet mitt, hvor vi ble presentert med jordas indre struktur, osv. Her ble det hevdet at de tyngste stoffene finner vi i jordas indre kjerne som følger av forskjell i massetetthet, og består av jern.

 

Jeg har tidligere lest litt om sola, og de prosessene som foregår der, men det skal sier jeg har glemt detaljene og er ingen kjemiekspert. Men etter hva jeg forstår er jern er magisk stoff på den måten at ved å fusjonere stoffer som blir tyngre enn jern, går det med mer energi til å fusjonere enn hva man får ut av fusjonen. Man taper da energi på fusjonen (som blir lagret i det nye stoffet inntil det splittes, slik som f.eks plutonium).

På sola foregår det slike fusjonsprosesser. Samtidig er det tyngste stoffet som sola kan produsere ved fusjon jern.

Rett meg om jeg har misforstått noe her.

 

Så det jeg lurer på er hvor de stoffene som er tyngre enn jern kommer i fra.

Vi har jo stoffer som er tyngre enn jern her på jorda, både relativt lett tilgjengelig for oss mennesker, samtidig som det ble sagt på forelesning at en del av varmen inni jorda kommer fra radioaktive prosesser. Finnes det radioaktive isotoper av jern og lettere stoffer? Hvis ikke, og det er masse radioaktive prosesser inni jorda, hvorfor er da jordas indre kjerne av jern, og ikke de supertunge radioaktive stoffene?

De tyngste stoffene vil jo falle til 'bunnen' p.g.a massetettheten, omtrent slik som stein i vann.

 

Siden stoffer tyngre enn jern er tilsynelatende relativt jevnt distribuert nedover mot jordas kjerne (i og med at vi har tilgang til disse), kan disse stoffene ha blitt tilført etter jordas dannelse?

 

Mvh Skag1

Endret 8. februar 2007 av skag1

[Veritas_]

Jeg kan ikke gi noe dyptgående svar, men for å lage stoffer tyngre enn jern så må solen ganske enkelt eksplodere --> supernova, da blir varmen og ikke minst trykket stort nok til å danne tyngre grunnstoffer.

[Frijazz]

Hm, dette må jeg sjekke ut. kanskje det rett og slett dreier seg om mengde? Det er betydelig mer jern i jorda enn tyngre grunnstoffer.

[trøls]

Jeg kan ikke gi noe dyptgående svar, men for å lage stoffer tyngre enn jern så må solen ganske enkelt eksplodere --> supernova, da blir varmen og ikke minst trykket stort nok til å danne tyngre grunnstoffer.

7903545[/snapback]

Det høres riktig ut. Dette lærte man i 3FY, men det blir fort glemt.

 

Mener å huske at de tunge stoffene kommer når andregenerasjons-stjerner eksploderer. Orker ikke å Google for å sjekke.

[Skagen]

Jeg spurte foreleseren min om dette og han fortalte meg at denne teorien er er den 'gjeldende' fordi den er den foreløpige mest sikre teorien. Men, forskere driver nå å spekulerer i om jordas kjerne kan være en kompositt av flere metaller som samme får en lignende tetthet som jern. Men disse teoriene er enda så usikre at man enda holder seg til den rene jern-teorien inntil man klarer å underbygge kompositt-teorien med gode beviser, etc.

 

Etter å ha sjekket wikipedia om jern fant jeg ut at jern har noen radioaktive isotoper, så varmen fra radioaktivitet trenger ikke nødvendigvis komme fra de supertunge metallene slik jeg først trodde.

 

Jeg kan ikke gi noe dyptgående svar, men for å lage stoffer tyngre enn jern så må solen ganske enkelt eksplodere --> supernova, da blir varmen og ikke minst trykket stort nok til å danne tyngre grunnstoffer.

7903545[/snapback]

Da kan man vel trygt anta at stoffer tyngre enn jern er tilført jorda, fra verdensrommet, etter dannelsen av jorda?

 

Hm, dette må jeg sjekke ut.  kanskje det rett og slett dreier seg om mengde?  Det er betydelig mer jern i jorda enn tyngre grunnstoffer.

7911338[/snapback]

Jeg vil tro det stemmer det du sier; jern er lettere å 'produsere' enn f.eks uran eller plutonium slik jeg forklarte i første innlegg, fordi man ikke trenger kjempedetonasjoner og annet hokkus pokkus utenom vanlig fusjon slik som på sola vår. Men når det gjelder mengde metall på jorda, er det aluminium som vi har mest av (aluminiumoksid).

[Tygg3n]

Såvidt eg veit er alt som er tyngre enn hydrogen og helium laget ved fusjon i stjerner men kan jo være eg husker feil..

[dravisher]

Da kan man vel trygt anta at stoffer tyngre enn jern er tilført jorda, fra verdensrommet, etter dannelsen av jorda?

7912619[/snapback]

Nja det kan man vel ikke. Massevis av tunge stjerner som hadde produsert grunnstoffer tyngre enn jern og gått supernova før solsystemet ble dannet, i allfall så vidt jeg kan huske.

[Zethyr]

I "starten" (altså en del før solsystemet vårt ble dannet) av tiden etter The Big Bang var det ganske mange heftige stjerner med stor masse, og som var ganske kortlivede. Når disse bukket under i store eksplosjoner ble det nok produsert store deler av de tyngre grunnstoffene vi finner, altså de som er over jern-toppen.

[kyrsjo]

Som sagt flere ganger tidligere: Under supernova-eksplosjoner komprimeres kjernen til stjernen så heftig at man kan få dannet de tunge grunnstoffene, noe som kjøler ned stjernens kjerne, slik at den kan motstå trykket ennå dårligere etc. helt til du i "heldigste" fall får en tilbakesprett-effekt når kjernen blir "degenerert", dvs. istedet for at temperaturen skaper ett trykk som holder den oppe, presses den så tett at elektronene (de er de det er flest av) i kjernen ikke kan klemmes mer sammen, ref. Paulis eksklusjonsprinsipp (man kan regne på det (overslag i allefall) vha. Heissenbergs uskarphetsrelasjon). Under denne tilbakespretten (selve supernovaen), vil noen av de tunge grunnstoffene som ble dannet i kompresjonsfasen, kastes ut av stjernen.

 

De aller fleste av disse er ekstremt ustabile, og "går i stykker" mer eller mindre med en gang, men noen stoffer - f.eks. enkelte uranisotoper - har lang halveringstid, og kan finnes lang tid etter selve eksplosjonen.

 

Man antar i dag at det er disse stoffene som har varmet opp jordens kjerne (det var langt mer av dem da enn nå), selv om også sammentrekkningen pga. gravitasjonen vil spille en rolle (ca. halvparten av den potensielle energien til det innfallende materialet blir omdannet til varme, virialteoremet).

 

Fritt etter hukommelsen fra astrofysikkkurset

[ddd-king]

...istedet for at temperaturen skaper ett trykk som holder den oppe, presses den så tett at elektronene (de er de det er flest av) i kjernen ikke kan klemmes mer sammen, ref. Paulis eksklusjonsprinsipp (man kan regne på det (overslag i allefall) vha. Heissenbergs uskarphetsrelasjon). ...

 

Fritt etter hukommelsen fra astrofysikkkurset

7921491[/snapback]

 

kan du utdype mer hvordan Paulis eks.prinnsipp og Heissenbergs uskarphetsrelasjon henger sammen her. Gjerne med noen referanser. Bare fint med noen matematiske utledninger

[bjelleklang]

jeg leste at jern var det tyngste fra sola og resten av de tunge elementene er fra supernovaer men hvem vet..

[kyrsjo]

...istedet for at temperaturen skaper ett trykk som holder den oppe, presses den så tett at elektronene (de er de det er flest av) i kjernen ikke kan klemmes mer sammen, ref. Paulis eksklusjonsprinsipp (man kan regne på det (overslag i allefall) vha. Heissenbergs uskarphetsrelasjon). ...

 

Fritt etter hukommelsen fra astrofysikkkurset

7921491[/snapback]

 

kan du utdype mer hvordan Paulis eks.prinnsipp og Heissenbergs uskarphetsrelasjon henger sammen her. Gjerne med noen referanser. Bare fint med noen matematiske utledninger

7924040[/snapback]

 

Vel, dette var handwaving med horn på (vi hadde ikke hatt kvantefysikk ennå), men argumentet var noe slikt:

 

Ettersom elektroner er fermioner, kan det ikke være mer enn ett (to... egenspinn opp og ned) fritt elektron på ett sted. Så dersom vi anntar at de har en plass (\delta x)^3, noe som gir oss at for en antalltetthet n = \frac {2} {(\delta x)^3} => \delta x = ( \frac {2}{n})^{1/3}, så vil heissenberg gi oss at bevegelsesmengden blir \delta p \approx \frac {\hbar} {\delta x} = \frac {\hbar n^{1/3}} {2^{1/3}}, som vi så stappet inn i en annen formel (noe med trykk tror jeg). Videre igjennom en hel haug med syyyke anntagelser greide vi å lage et ikke alt for dårlig (Dvs. innen en faktor 10-100) estimat for radien til en hvit dverg. Tilsvarende fungerte for nøytronstjerner (degenerert nøytrongass...)

 

Bah. Leggeseg. Oppklokken6imorgen...

[ddd-king]

...istedet for at temperaturen skaper ett trykk som holder den oppe, presses den så tett at elektronene (de er de det er flest av) i kjernen ikke kan klemmes mer sammen, ref. Paulis eksklusjonsprinsipp (man kan regne på det (overslag i allefall) vha. Heissenbergs uskarphetsrelasjon). ...

 

Fritt etter hukommelsen fra astrofysikkkurset

7921491[/snapback]

 

kan du utdype mer hvordan Paulis eks.prinnsipp og Heissenbergs uskarphetsrelasjon henger sammen her. Gjerne med noen referanser. Bare fint med noen matematiske utledninger

7924040[/snapback]

 

Vel, dette var handwaving med horn på (vi hadde ikke hatt kvantefysikk ennå), men argumentet var noe slikt:

 

Ettersom elektroner er fermioner, kan det ikke være mer enn ett (to... egenspinn opp og ned) fritt elektron på ett sted. Så dersom vi anntar at de har en plass (\delta x)^3, noe som gir oss at for en antalltetthet n = \frac {2} {(\delta x)^3} => \delta x = ( \frac {2}{n})^{1/3}, så vil heissenberg gi oss at bevegelsesmengden blir \delta p \approx \frac {\hbar} {\delta x} = \frac {\hbar n^{1/3}} {2^{1/3}}, som vi så stappet inn i en annen formel (noe med trykk tror jeg). Videre igjennom en hel haug med syyyke anntagelser greide vi å lage et ikke alt for dårlig (Dvs. innen en faktor 10-100) estimat for radien til en hvit dverg. Tilsvarende fungerte for nøytronstjerner (degenerert nøytrongass...)

 

Bah. Leggeseg. Oppklokken6imorgen...

7930802[/snapback]

 

 

OK

Det er det som er litt morsomt med teoretisk fysikk.

Man trenger ikke å bevise fysisk, men også ganske farlig fordi antagelser og bruk av postulater kan gi ganske store avvik...

[kyrsjo]

Vel. Foreleser (og vi) var høyst klar over at avvikene var "relativt" store. For å si det sånn, han sa noe ala "i astrofysikk er \pi = 1"...