The law of conservation of mass - Todd Ramsey

Der Massenerhaltungssatz - Todd Ramsey

Übersetzung: Sarah Calek Lektorat: Nadine Hennig

Where does all this stuff come from?

Woher kommt das alles eigentlich?

This rock?

Dieser Felsbrocken?

That cow?

Diese Kuh?

Your heart?

Dein Herz?

Not the things themselves, mind you, but what they're made of:

Natürlich nicht die Dinge selbst, sondern ihre Bausteine:

the atoms that are the fabric of all things.

Atome -- die Teilchen, aus denen die Welt besteht.

To answer that question, we look to the law of conservation of mass.

Die Antwort auf diese Frage steckt im Massenerhaltungssatz.

This law says take an isolated system

Er gilt für ein abgeschlossenes System,

defined by a boundary that matter and energy cannot cross.

dessen Grenze Masse und Energie nicht überwinden können.

Inside this system, mass, a.k.a. matter and energy,

In diesem System ist Masse, also Materie und Energie, konstant.

can neither be created nor destroyed.

Sie kann weder erzeugt noch vernichtet werden.

The universe, to the best of our knowledge,

Das Universum ist, soweit wir wissen,

is an isolated system.

so ein abgeschlossenes System.

But before we get to that, let's look at a much smaller and simpler one.

Schauen wir uns zunächst ein kleineres, einfaches Beispiel an.

Here we have six carbon atoms, 12 hydrogen atoms,

Hier haben wir 6 Kohlenstoffatome, 12 Wasserstoffatome

and 18 oxygen atoms.

und 18 Sauerstoffatome.

With a little energy, our molecules can really get moving.

Mit etwas Energie werden unsere Moleküle ganz schön aktiv.

These atoms can bond together to form familiar molecules.

Diese Atome können sich zu bekannten Molekülen verbinden.

Here's water,

Das ist Wasser

and here's carbon dioxide.

und das ist Kohlendioxyd.

We can't create or destroy mass.

Wir können Masse weder erzeugen noch vernichten.

We're stuck with what we've got, so what can we do?

Wir haben nur das, was da ist. Was können wir also damit machen?

Ah, they have a mind of their own.

Ah, sie sind eigenwillig.

Let's see. They've formed more carbon dioxide and water, six of each.

Mal sehen. Sie haben mehr Kohlendioxyd und Wasser gebildet, je sechs Moleküle.

Add a little energy, and we can get them to reshuffle themselves to a simple sugar,

Mit etwas mehr Energie können wir daraus ein einfaches Zuckermolekül

and some oxygen gas.

und etwas Sauerstoff machen.

Our atoms are all accounted for: 6 carbon, 12 hydrogen, and 18 oxygen.

Die Atome sind dieselben: 6 Kohlenstoff, 12 Wasserstoff und 18 Sauerstoff.

The energy we applied is now stored in the bonds between atoms.

Die zugeführte Energie ist nun in den Atomverbindungen gespeichert.

We can rerelease that energy

Wir können diese Energie wieder freigeben,

by breaking that sugar back into water and carbon dioxide,

indem wir den Zucker wieder in Wasser und Kohlendioxyd zerlegen.

and still, same atoms.

Immer noch dieselben Atome.

Let's put a few of our atoms aside and try something a little more explosive.

Legen wir einige Atome zur Seite und probieren etwas Explosiveres.

This here is methane, most commonly associated with cow flatulence,

Das hier ist Methan. Oft wird es mit pupsenden Kühen in Verbindung gebracht.

but also used for rocket fuel.

Es wird aber auch als Raketentreibstoff genutzt.

If we add some oxygen and a little bit of energy,

Führen wir etwas Sauerstoff und ein wenig Energie zu,

like you might get from a lit match,

zum Beispiel mit einem Streichholz,

it combusts into carbon dioxide, water and even more energy.

dann verbrennt es zu Kohlendioxyd, Wasser und noch mehr Energie.

Notice our methane started with four hydrogen,

Beachte, dass unser Methan 4 Wasserstoffatome enthielt.

and at the end we still have four hydrogen captured in two water molecules.

Am Ende ist immer noch 4-mal Wasserstoff in den 2 Wassermolekülen enthalten.

For a grand finale, here's propane, another combustible gas.

Zum großen Finale kommt jetzt Propan, ein weiteres brennbares Gas.

We add oxygen, light it up, and boom.

Wir führen Sauerstoff zu, zünden es an und -- BUMM!

More water and carbon dioxide.

Mehr Wasser und Kohlendioxyd.

This time we get three CO2s

Jetzt sind es 3 CO2-Moleküle,

because the propane molecule started with three carbon atoms,

weil das Propanmolekül 3 Kohlenstoffatome enthielt

and they have nowhere else to go.

und diese nirgendwo anders hin können.

There are many other reactions we can model with this small set of atoms,

Es gibt noch viele Reaktionen, die mit diesen paar Atomen möglich sind.

and the law of conservation of mass always holds true.

Der Massenerhaltungssatz würde bei jedem Versuch gelten.

Whatever matter and energy go into a chemical reaction

Die Energie und Materie zu Beginn einer chemischen Reaktion

are present and accounted for when it's complete.

bleiben nach der Reaktion erhalten und nachweisbar.

So if mass can't be created or destroyed,

Wenn die Masse immer gleich bleibt,

where did these atoms come from in the first place?

wo kamen diese Atome dann überhaupt her?

Let's turn back the clock and see.

Sehen wir in der Geschichte nach.

Further, further, further, too far.

Weiter, weiter, weiter, zu weit.

Okay, there it is.

Okay, hier ist er.

The Big Bang.

Der Urknall.

Our hydrogen formed from a high-energy soup of particles

Unser Wasserstoff bildete sich aus einer hochenergetischen Partikelsuppe

in the three minutes that followed the birth of our universe.

in den ersten drei Minuten nach der Enstehung unseres Universums.

Eventually, clusters of atoms accumulated and formed stars.

Schließlich bildeten sich Atomwolken, aus denen Sterne entstanden.

Within these stars, nuclear reactions fused light elements,

In den Sternen entstanden durch Kernreaktionen leichte Elemente

such as hydrogen and helium,

wie Wasserstoff und Helium,

to form heavier elements, such as carbon and oxygen.

aus denen schwerere Elemente wie Kohlenstoff und Sauerstoff entstanden.

At first glance, these reactions may look like they're breaking the law

Auf den ersten Blick brechen diese Reaktionen das Gesetz,

because they release an astounding amount of energy,

weil sie extrem viel Energie freisetzen,

seemingly out of nowhere.

scheinbar aus dem Nichts.

However, thanks to Einstein's famous equation,

Dank Einsteins berühmter Formel wissen wir jedoch,

we know that energy is equivalent to mass.

dass Energie gleich Masse ist.

It turns out that the total mass of the starting atoms

Die Gesamtmasse der Atome zu Beginn der Reaktion

is very slightly more than the mass of the products,

war aber ein klein wenig größer als die Masse der Produkte,

and that loss of mass perfectly corresponds to the gain in energy,

und dieser Masseverlust entspricht genau der zusätzlichen Energie,

which radiates out from the star as light, heat and energetic particles.

die der Stern in Form von Licht, Wärme und geladenen Teilchen ausstrahlt.

Eventually, this star went supernova

Am Ende wurde der Stern zur Supernova

and scattered its elements across space.

und seine Elemente verteilten sich im All.

Long story short, they found each other and atoms from other supernovas,

Kurz gesagt verbanden sie sich neu und mit Atomen von anderen Supernovas

formed the Earth,

formten sie die Erde.

and 4.6 billion years later got scooped up to play their parts

4,6 Milliarden Jahre später wurden sie Teile

in our little isolated system.

unseres kleinen, abgeschlossenen Systems.

But they're not nearly as interesting as the atoms that came together to form you,

Aber sie sind nicht halb so spannend wie die Atome, aus denen du bist.

or that cow,

Oder diese Kuh.

or this rock.

Oder dieser Felsbrocken.

And that is why, as Carl Sagan famously told us,

Und deswegen, wie Carl Sagan so treffend sagte:

we are all made of star stuff.

"Wir sind alle Sternenstaub."