Energy and Environment in the 21st Century

Abstract

The energy and related environmental problems, the physics principles of using energy and the various real and hypothetical options are discussed from a physicist point of view. The lecture is intended for students of all ages with an interest in a rational approach to the energy problem of the 21st century.

Objective

Scientists and espially physicists are often confronted with questions related to the problems of energy and the environment. The lecture tries to address the physical principles of todays and tomorrow energy use and the resulting global consequences for the world climate. The lecture is for students which are interested participate in a rational and responsible debatte about the energyproblem of the 21. century.

Content

Einfuehrung: Energieformen, Energietraeger, Energiedichte und Energienutzung, wieviel Energie braucht/nutzt der Mensch? Das Prinzip der Energieerhaltung, die physikalischen Grundlagen von Waerme--Kraft Maschinen und der 2. Hauptsatz der Thermodynamik. Die fossilen Energieresourcen(speicher) und deren Nutzung. Die Verbrennung von fossilen Energiequellen und die Physik des Treibhaus-Effekts . Die physikalischen Grundlagen von Kernfusion und Kernspaltung, die Kernfusion in Sternen. Die kontrollierte Umwandlung von Kernenergie I: Kernspaltung (von der Spaltung des Uran-Atoms zur kontrollierten Kettenreaktion, eine historische Betrachtung). Die kontrollierte Umwandlung von Kernenergie II: Kernspaltung (die verschiedenen Arten von Kernreaktoren). Natuerliche und kuenstliche Radioaktivitaet, woher kommen die nuklearen Brennstoffe und die Probleme des nuklearen Abfalls. Eine Analyse des Tschernobyl Reaktor Unfalls und dessen Folgen, Risiko und Risikoanalysen, ein Vergleich der Gefahren von Kernreaktoren mit anderen Methoden zur Energieerzeugung. Die physikalischen Grundlagen der kontrollierten Kernfusion und das Weltprojekt: der ITER Fusionstestreaktor. Kernfusion und Kernspaltung: ``exotische'' Ideen. Der Energietraeger Wasserstoff, Ideen und Grenzen einer Wasserstoff-Wirtschaft. Physikalische Betrachtung der ``sauberen'' Energiequellen: Wind, Sonne, Gezeiten und Geothermik. Energie-Reserven und die Perspektiven fuer die naechsten 100 Jahre: einige abschliessende Betrachtungen.

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