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THEMA: Abgrenzung von Materie in Festkörpern

Abgrenzung von Materie in Festkörpern 05 Feb 2018 12:39 #27244

Hallo liebes Forum,

ich suche Material, welches mir folgendes erklärt:

- Was genau grenzt einen Festkörper nach außen ab?
- Warum z.B. vereinigen sich zwei Goldbarren nicht zu einem Goldbarren wenn man sie aneinender legt?
- Welches Erklärungsmodell (Atom, Molekül Ebene) hat die moderne Physik dafür?
- Wie genau sieht die quantenmechanische Erklärung dazu aus?
- Wenn ich mit meinem Finger auf den Tisch klopfe, welcher physikalische Mechanismus verhindert, dass sich mein Finger und der Tisch vermischen, und ich von der Tischoberfläche abgestoßen werde?

Ich weiß nicht mal genau, wonach ich überhaupt googeln muss, daher wende ich mich an euch, ihr habt immer tolle Links in Petto :)

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Abgrenzung von Materie in Festkörpern 05 Feb 2018 13:49 #27249

Elektromagnetische Abstossung und Pauli'sches Ausschliessungsprinzip. Ich kann es nicht glauben, dass Du so etwas fragst. Es gibt so viele Videos von Harald Lesch und Dr. Gassner, wo das so erklärt wird.

Nachvollziehbare Mathematik ist notwendige Grundlage zur Beurteilung von physikalischen Modellen.

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Abgrenzung von Materie in Festkörpern 05 Feb 2018 15:49 #27262

Die Videos habe ich gesehen, ich würde gerne tiefer in die Materie einsteigen. Eine Google-Suche nach den von dir genannten Begriffen ist bislang noch nicht befriedigend, beste Resultate:

hydrogen.physik.uni-wuppertal.de/hyperph...tomstructcon.html#c1

www.physicsmasterclasses.org/exercises/b...de/ww_elektromag.htm

Gerne mehr.

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Abgrenzung von Materie in Festkörpern 05 Feb 2018 16:12 #27264

Sehen wir mal weiter. Das Pauli-Prinzip sorgt für den sogenannten Fermi-Druck , der zur Durchdringung von Körpern überwunden werden müsste.

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Abgrenzung von Materie in Festkörpern 05 Feb 2018 17:06 #27266

Der Oberbegriff ist m.E.
www.chemie.de/lexikon/Lennard-Jones-Potential.html
aber auch hier gehts weiter mit Pauli... wie Michael schon sagte

Mein Beitrag zur Rebellion gegen bestehende Verhältnisse? Ich gehe ständig zu spät zum Frühsör!
Folgende Benutzer bedankten sich: Michael D.

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Abgrenzung von Materie in Festkörpern 05 Feb 2018 19:15 #27277

Madouc99 schrieb: - Warum z.B. vereinigen sich zwei Goldbarren nicht zu einem Goldbarren wenn man sie aneinender legt?
- Welches Erklärungsmodell (Atom, Molekül Ebene) hat die moderne Physik dafür?
- Wie genau sieht die quantenmechanische Erklärung dazu aus?


Ich denke, das liegt an der "Qualität" der Oberfläche. Die ist in der Relität nicht so gut (rauhe Oberfächen, Verunreinigungen), dass die beiden Festkörper genau aufeinanderpassen.

Nicht extra gekennzeichnete Beiträge sind normale private Beiträge. Sie sollten genauso diskutiert und kritisiert werden wie alle anderen Beiträge auch.

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Abgrenzung von Materie in Festkörpern 05 Feb 2018 20:52 #27284

Madouc99 schrieb: - Warum z.B. vereinigen sich zwei Goldbarren nicht zu einem Goldbarren wenn man sie aneinender legt?

Siehe ClausS. Man könnte noch hinzufügen, dass das Gold dafür im Prinzip schmelzen muss. Dann geht das. Kann man mit Eis ganz gut nachprüfen. Hatte mal ein Experiment, da hat ein Gewicht am Faden gehangen, der um einen Eisbalken gelegt war ( ~20cm stark). Nach +45min war der Faden durch den Eisbalken gewandert, und das Gewicht herunter gefallen. Aber der Balken war noch (wieder) intakt.
Noch ein wenig weiter erklärt ist es wohl so, dass Gold beim Prozess des Erstarrens nur 2 Möglichkeiten hat - entweder die Goldmoleküle an der Oberfläche nehmen so ulkige Formen an, dass sie trotzdem all ihre Außenelektronen in die Metallbindung einbringen: dann können sie ohne aufschmelzen keine Bindung zu einem anderen Barren eingehen - der ja das selbe Problem hat, weil schon alle Außenelektronen anderweitig "gebunden" sind. Oder es bleiben Außenelektronen frei und ungebunden zurück. Dann haben wir da quasi ein freies Radikal, und der meistbietende - inder Regel freier Sauerstoff aus der Luft - erhält den Zuschlag. Und wieder sind alle Außenelektronen besetzt, und eine weitere Bindung nicht möglich. Außer eben, du schmilzt den Barren auf. :-)

- Welches Erklärungsmodell (Atom, Molekül Ebene) hat die moderne Physik dafür?

Siehe oben oder?

- Wie genau sieht die quantenmechanische Erklärung dazu aus?

Die Elektronen bilden eine Wahrscheinlichkeitswolke um den Atomkern. Deswegen sind Atome aus der nähe überhaupt nicht neutral, sondern negativ geladen. Weil irgendwann die Elektronenwolke schon bei Abstand Null ist, der Kern aber noch nen Atomradius entfernt. Und das stößt dann die Elektronenwolke des Nachbaratoms ab. Ein bisschen genauer aber weniger anschaulich bleibt das Pauliprinzip. :-)

- Wenn ich mit meinem Finger auf den Tisch klopfe, welcher physikalische Mechanismus verhindert, dass sich mein Finger und der Tisch vermischen, und ich von der Tischoberfläche abgestoßen werde?

Siehe oben. Ich biete leider keine Links, sondern nur erklärungen. Tut mir Leid. :-)

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Abgrenzung von Materie in Festkörpern 07 Feb 2018 08:35 #27440

Da das Pauli-Prinzip hier erwähnt wird hätte ich eine Nebenfrage die mich immer mal wieder beschäftigt:
Ab welcher Entfernung gilt das?
Oder anders gefagt: Wie weit müssen zwei ansonsten gleiche Quantenzustände (Teilchen) voneinander entfernt sein damit das wieder unterschiedliche Quantenzustände sind?

assume good faith

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Abgrenzung von Materie in Festkörpern 07 Feb 2018 10:01 #27446

Merilix schrieb: Oder anders gefagt: Wie weit müssen zwei ansonsten gleiche Quantenzustände (Teilchen) voneinander entfernt sein damit das wieder unterschiedliche Quantenzustände sind?

Die Wellenfunktionen dürfen nicht denselben Raum einnehmen. Daher können die Wellenfunktionen theoretisch direkt aneinander grenzen, ohne Abstand. Ansonsten verdrängen sie sich gegenseitig, sodass eine der Wellenfunktionen ein höheres Energieniveau an einem anderen Ort einnehmen muss. Dazu muss dann der Fermi-Druck überwunden werden.

Des Pudels Kern ist aber folgende Frage:

Warum genau stossen sich Wellenfunktionen mit halbzahligem Spin (Fermionen) ab und mit ganzzahligem Spin (Bosonen) nicht? Was ist also die genaue Ursache des Pauli-Prinzips?

Nachvollziehbare Mathematik ist notwendige Grundlage zur Beurteilung von physikalischen Modellen.

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Abgrenzung von Materie in Festkörpern 07 Feb 2018 10:16 #27449

Merilix schrieb: Da das Pauli-Prinzip hier erwähnt wird hätte ich eine Nebenfrage die mich immer mal wieder beschäftigt:
Ab welcher Entfernung gilt das?
Oder anders gefagt: Wie weit müssen zwei ansonsten gleiche Quantenzustände (Teilchen) voneinander entfernt sein damit das wieder unterschiedliche Quantenzustände sind?


Das lässt sich leicht ironisch auf eine Zahl bringen: Hquer.

Ein bisschen weniger ironisch tust du so, als könnte man einem Quantenzustand einen Ort zuweisen, oder meinetwegen einem Bereich, in dem er angesiedelt ist, und daneben befindet sich sein Nachbar. Das ist eine grundfalsche Vorstellung. Um das Teilchen in seinem aktuellen Quantenzustand, in welchem auch immer, mit Sicherheit zu finden musst du Grundsätzlich von -unendlich bis +unendlich in allen 3 Raumdimensionen integrieren. Es ist also in seinem Quantenzustand überall und kann nicht räumlich begrenzt werden. Damit ist die Frage, wie weit es weg sein muss irrelevant.
Du musst das Problem anders herum aufziehen. Das Teilchen ist in einem gewissen Zustand. Und der ist anhand bestimmter Parameter definiert - von denen der Ort keiner ist. Sein Energieniveau im gebundenen Fall aber schon (nicht Zwangsweise glaube ich, aber in diesem Fall einfach weil wir ja nach Elektronen die in einem bestimmten Energieniveau abhängen und damit dem Pauliprinzip gehorchen gefragt haben doch - also wir fragten explizit nach Elektronen in Eigenzuständen). Und wenn das Teilchen in diesem Zustand ist, dann wird es an einem gewissen Ort wahrscheinlicher auftauchen, wenn du es misst, als an anderen. Aber das ist nicht der Ort des Quantenzustands (der ist Omnipräsent), sondern nur der Ort, an dem es beobachtet wird, wenn man die Messung durchführt.

€dith: Meine Antwort. Ich will niemand anderem seinen Versuch absprechen. :-)

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