Ask a Scientist

Kann ein Magnet­resonanz­gerät (2,3 mT, 85 KHz) Wasser­stoff­protonen anregen?

Von Margot

Als direkte Antwort auf die Frage: "Nein - es geht nicht".

Das beschrieben Gerät hat eine ungewöhnlich kleine Feldstärke mit 2.3 mT (eigentlich magnetische Flussdichte, die Einheit der magn. Feldstärke ist Ampere/Meter). Für Wasserstoffprotonen würde sich mit der Formel Resonanzfrequenz = gyromagnetische Konstante * magnetischer Flussdichte ein Wert von ungefähr 100kHz ergeben (2.3 mT * 42.576 Mhz/T = 97.92 kHz).

Geräte mit eine magnetischen Flussdichte von 2.3 T waren früher gebräuchlich, sogenannte 100 Mhz Geräte. Es hat auch Systeme mit einer Resonanzfrequenz von 85 Mhz gegeben, diese hatten eine Flussdichte von ca. 2 T. In der Spektroskopie werden heute normalerweise Geräte mit viel höheren Flussdichten verwendet, die indirekt über die Resonanzfrequenz der Wasserstoffprotonen (typisch: 400 bis 700 MHz) spezifiziert werden.

In der medizinischen Bildgebung wird üblicherweise die Flussdichte des Magneten zur Charakterisierung verwendet. Im klinischen Bereich werden Flussdichten von 0.35 T bis 3 T verwendet. In der Forschung gibt es auch Ganzkörpergeräte mit 7 und mehr Tesla.

Beantwortet von Univ.-Prof. Rudolf Stollberger, Professor für Medizintechnik an der TU Graz.

Ist das Licht einer Infarot­lampe sichtbar?

Von Dani

Eine Infrarotlampe (auch Wärmelampe genannt) ist eigentlich eine ganz normale Glühlampe. Das Farbspektrum einer Glühlampe erstreckt sich über den sichtbaren Bereich (380-780 nm) und geht sogar darüber hinaus, in den sogenannten Infrarotbereich (ab 780 nm). Tatsächlich hat die Lampe ihre stärkste Lichtleistung in diesem Bereich (ca. 1000 nm), nur ist dieser für das menschliche Auge nicht sichtbar. Obwohl nicht sichtbar, dringt die Infrarotstrahlung besser in die Haut ein (ca. 4-5 mm) und führt dort zu einer Erwärmung, was wir als angenehm und entspannend empfinden.

Da aber die "normale" Glühlampe stark blendet, wird das sichtbare Licht mit einem roten Farbfilter entfernt (das bedeutet es kommt aus der Lampe nicht raus). In der Herstellung wird dieser vorwiegend an der Innenseite der Lampe angebracht und das ausgesandte Licht hat nur noch einen kleinen Rest an einer angenehmen roten Farbe. Die Infrarotstrahlung wird aber ungehindert durchgelassen.

Beantwortet von Dr. Elvis Mujagic, Universitätsassistent am Institut für Festkörperelektronik an der TU Wien.

Wo würde ein Kompass am Mond hinzeigen?

Von Jonathan F.

Da sich der Mond ca. 384000 km von der Erde entfernt befindet, was ca. 60 Erdradien entspricht, und die Erdmagnetosphäre bei ca. 9 bis 10 Erdradien endet, ist der Einfluss des Erdmagnetfeldes am Mond vernachlässigbar gering. Somit wird die Nadel eines Kompasses am Mond nicht wirklich von dem Magnetfeld beeinflusst. Es kann aber sein, dass es am Mond magnetische Anomalien gibt (also Gesteinsformationen, die magnetisch sind) und diese die Kompassnadel beeinflussen könnten.

Beantwortet von Dr. Helmut Lammer, Institut für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW).

Entsteht CO2 in Atom­kraft­werken?

Von Daniel

Atomkraft ist CO2-neutral in der Verwendung. Nachhaltig ist sie aber nicht - und somit nicht die richtige Wahl zur Energieversorgung der Zukunft, da erstens der Abbau und die Aufbereitung von Uran immer aufwendiger werden (wodurch indirekt CO2 anfällt) und die Lagerung der Abfallprodukte ein riesiges Problem darstellt. Weiters muss bedacht werden, dass die Kosten von Atomstrom nur deshalb so gering sind, weil die Entsorgungskosten für den radioaktiven Müll nicht berücksichtigt werden, da sie nicht bekannt sind (es gibt ja noch keine Endlösung zur Lagerung).

Beantwortet von DI Nanna Nora Sagbauer, Projektassistentin am Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft an der TU Wien.

Warum werden Brenn­stoff­zellen in den Wind­kraft­anlagen nicht ver­wendet?

Von Lena

Aus wirtschaftlicher Sicht macht es heutzutage für einen Betreiber einer Windenergieanlage keinen Sinn, über Elektrolyse Wasserstoff zu erzeugen, da er für seine Erzeugung einen geförderten Einspeisetarif bekommt. Wird jedoch in Zukunft der Anteil der Windenergie (z.B. Offshore in der Nordsee) stark ansteigen, dann wird der Bedarf an Speichern gleichfalls größer. Dann kommt auch der Erzeugung von Wasserstoff in Brennstoffzellen, der nachträglichen Speicherung und wieder Umwandlung in Strom größere Bedeutung zu. Aktuelles Forschungsthema: Erzeugung von Erdgas aus Wasserstoff, da es weniger flüchtig und das Übertragungsnetz schon vorhanden ist. Beantwortet von Dipl.-Ing. Markus Litzlbauer, Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft an der TU Wien.

Wieso gibt es den Sekunden­zeiger-Stopp bei Bahn­hofs­uhren?

Von Daniel

Dieses Phänomen tritt dann auf, wenn es sich bei den Bahnsteiguhren um sogenannte Minutensprunguhren handelt. Bei diesen Uhren bewegt sich der Minutenzeiger nicht kontinuierlich voran, sondern springt alle 60 Sekunden um einen Minutenstrich weiter. Bei Bahnhöfen (und anderen großen Gebäuden mit vielen Uhren) wird dieser Impuls zum Weiterspringen des Minutenzeigers von einer zentralen Hauptuhr vorgegeben, damit alle Uhren exakt gleich gehen.

Der Sekundenzeiger wird aber oft unabhängig von der Hauptuhr an jeder einzelnen Uhr mit einem extra Motor (in der Uhr) betrieben. Die Sekundenzeiger werden gebraucht, da man sonst bei Minutensprunguhren nicht sehen kann, wie weit die jeweilige Minute schon vorangeschritten ist. Damit auch der Sekundenzeiger bei allen Uhren möglichst synchron läuft, ist der Motor so eingestellt, dass der Zeiger für eine komplette Umdrehung etwas weniger als 60 Sekunden braucht. Er stoppt kurz bei der Zahl 12 und startet erst mit dem nächsten Minutenimpuls der Hauptuhr – gleichzeitig mit allen anderen Sekundenzeigern des Bahnhofs – in die nächste Runde.

Redaktion ScienceClip.at

Reicht ein 50 Mal gefaltetes Blatt Papier bis zum Mond?

Von Marcel

In gewissem Sinne stimmt es, in gewissem Sinne nicht.
Einerseits kann man ein Blatt Papier nicht 50 Mal in der Mitte falten, es wird sehr schnell zu dick, das kann man selber ausprobieren.

Nun können wir uns vorstellen, dass das Papier in der Mitte halbiert wird (geschnitten) und dann die beiden Hälften aufeinandergelegt werden. Das könnte man 50 mal tun. Jedes Mal verdoppelt sich dabei die Dicke. Das heißt, dass man die Dicke des Papiers mal 2 rechnet, dann nochmals mal 2, dann wieder mal 2, etc., insgesamt 50 Mal.
Wenn das Papier eine übliche Dicke hat, etwa 0.1mm, so ist das Resultat ein "Stapel" der Dicke 0.1mm mal (2^50) (in Worten: 0.1 mal 2 hoch 50). Die Zahl 2^50 ist riesig, das ist (man kann "calculator" in google benutzen): 1.1258999 mal 10^15. Oder anders gesagt: Das ist etwas mehr als eine 1 mit 15 Nullen dran. Das gibt also 0.1 mal 1.125899 mal 10^15 Millimeter. Das kann man umrechnen auf Zentimeter (eine 1 mit 13 Nullen), Meter (eine 1 mit 11 Nullen) oder Kilometer: ca. eine 1 mit 8 Nullen. Also ca. 100 Millionen Kilometer (oder 125.8999 Millionen Kilometer) ist die Dicke des Resultats.

Das ist weiter als die Entfernung der Erde zum Mond - es ist fast die Entfernung der Erde zur Sonne (149.6 Mio Km ist die mittlere Entfernung der Sonne von der Erde). Die Entfernung des Mondes zur Erde beträgt etwa 370'000 Km.

Damit könnte man sagen: Ja, es stimmt.

Nun bleibt die Frage, wie groß denn die Fläche des Papiers am Ende ist. Ein A4-Papier ist ca. 623 Quadratzentimeter groß. Die Fläche wird nun in jedem Schritt halbiert. D.h. man müsste 623 durch 2^50 teilen. Das ergibt ca. 5.5 mal 10 hoch -13 Quadratzentimeter, eine extrem kleine Zahl. Das ist ca. 1/2 Pikometer (im Quadrat) und damit kleiner als ein Atom (der Durchmesser eines Atoms kann bei einigen 10 hoch -10 Metern sein).

D.h. diese große Dicke (die ja ca. 100 Millionen Kilometer beträgt) steht einer winzigen Fläche gegenüber, einer Fläche, die kleiner als ein Atom ist. Und daher wäre wohl die Antwort vielleicht doch eher: Es stimmt, aber…

Beantwortet von Univ.Prof. Dr. Karin Baur mit Unterstützung von Mark Parsons, PhD und Dipl.-Math. Jernej Pribosek, Institut für Mathematik und wissenschaftliches Rechnen der Uni Graz.