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Präsentationsprüfung Melf Johannsen Gestaltung einer Delphi-Simulation zum Thema Kernspaltung durch Neutronen Fach: Informatik Prüferin: Frau Nagel Gymnasium.

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Präsentation zum Thema: "Präsentationsprüfung Melf Johannsen Gestaltung einer Delphi-Simulation zum Thema Kernspaltung durch Neutronen Fach: Informatik Prüferin: Frau Nagel Gymnasium."—  Präsentation transkript:

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2 Präsentationsprüfung Melf Johannsen Gestaltung einer Delphi-Simulation zum Thema Kernspaltung durch Neutronen Fach: Informatik Prüferin: Frau Nagel Gymnasium Schwarzenbek zum Abitur 2013

3 Präsentationsprüfung - Melf Johannsen - Abitur 2013 Einleitung Otto Hahn Quelle: wikipedia.de Bill Gates Quelle: wikipedia.de

4 Präsentationsprüfung - Melf Johannsen - Abitur 2013 Gliederung Physikalische Ursachen und Bedingungen der Kernspaltung Realisierung des Programms – Grundannahmen – Datenstrukturen – Umsetzung Interpretation und Bewertung der Ergebnisse Vorführung des Programms

5 Präsentationsprüfung - Melf Johannsen - Abitur 2013 Gliederung Physikalische Ursachen und Bedingungen der Kernspaltung Realisierung des Programms – Grundannahmen – Datenstrukturen – Umsetzung Interpretation und Bewertung der Ergebnisse Vorführung des Programms

6 Präsentationsprüfung - Melf Johannsen - Abitur 2013 Bei der Spaltung eines U235 Atoms wird Energie frei Quelle: wikipedia.de

7 Präsentationsprüfung - Melf Johannsen - Abitur 2013 Menschen nutzen die Kernspaltung für ihre Zwecke Atombombe Kernkraftwerk Quelle: static.twoday.net Quelle: infonetz-owl.de

8 Präsentationsprüfung - Melf Johannsen - Abitur 2013 Gliederung Physikalische Ursachen und Bedingungen der Kernspaltung Realisierung des Programms – Grundannahmen – Datenstrukturen – Umsetzung Interpretation und Bewertung der Ergebnisse Vorführung des Programms

9 Präsentationsprüfung - Melf Johannsen - Abitur 2013 Grundannahmen für die Darstellung im Programm Atome, Moleküle und Neutronen sind als gleichmäßige Kugeln dargestellt Geschlossenes System Abstraktion der Größen Stark vereinfachte Physik

10 Präsentationsprüfung - Melf Johannsen - Abitur 2013 Richtungsänderungen beim Zusammenstoß der Teilchen Richtungs- änderungen NeutronWasser Molekül Spalt Produkt U235U238 NeutronJabedingt Sonderfall (bedingt) Wasser Molekül Jabedingt Spalt Produkt Ja U235Nein U238Nein

11 Präsentationsprüfung - Melf Johannsen - Abitur 2013 Energieübertragung beim Zusammenstoß der Teilchen Energie- übertragung NeutronWasser Molekül Spalt Produkt U235U238 NeutronJa NeinSonderfall (Nein) Wasser Molekül Ja Nein Spalt Produkt Ja U235Ja U238Ja

12 Präsentationsprüfung - Melf Johannsen - Abitur 2013 Sonderfälle beim Zusammenstoß von Neutron und Uran Sonderfälle: Neutron und Uran Uran 235Uran 238 Langsames NeutronNeutron spaltet das U235. Es entstehen zwei Spaltprodukte und zwei neue Neutronen. Reflexion des Neutrons. Schnelles NeutronDas Neutron wird wahrscheinlich reflektiert, selten wird eine Spaltung wie beim langsamen Neutronen ausgelöst. U238 fängt das Neutron wahrscheinlich ein und wird zu U239, selten wird das Neutron reflektiert.

13 Präsentationsprüfung - Melf Johannsen - Abitur 2013 Datenstrukturen TTeilchen #Fmasse: Integer #Fgeschwindigkeit: Real #Fgeschwindigkeit_x: Real #Fgeschwindigkeit_y: Real #Ffarbe: TColor #Fzeichenflaeche: TImage +Fradius: Integer +Fwinkel: Integer +Fstoss: Integer +Fgrenze_oben: Integer +Fgrenze_rechts: Integer +Fgrenze_unten: Integer +Fgrenze_links: Integer +Fenergie: Real +Fposition_x: Real +Fposition_y: Real +Faktiv: Boolean +!Create(…) {abstract} {virtual} +!anzeigen +!ausblenden +!bewegen +!geschwindigkeit_aktualisieren

14 Präsentationsprüfung - Melf Johannsen - Abitur 2013 Ableitung der Klassen TTeilchen TWasser_molekuel TNeutronTU_235 TU_238 TSpalt_produkt

15 Präsentationsprüfung - Melf Johannsen - Abitur 2013 Verknüpfung zwischen den Klassen Präsentationsprüfung - Melf Johannsen - Abitur 2013 TTeilchen TMainform 0,* TImage 0,* 1,1

16 Präsentationsprüfung - Melf Johannsen - Abitur 2013 Umsetzung: Darstellung der Kernspaltung Quelle: wikipedia.de Die im Programm gewählten Symbole:

17 Präsentationsprüfung - Melf Johannsen - Abitur 2013 zerfall := random(round(viele_neutronen[i].Fenergie*viele_neutronen[i].Fenergie)+1); if(zerfall < 10) then begin mainform.bild.canvas.pen.color:=0; mainform.bild.canvas.brush.Color := clred; mainform.bild.canvas.ellipse( round(viele_u_235[j].Fposition_x-30), round(viele_u_235[j].Fposition_y-30), round(viele_u_235[j].Fposition_x+30), round(viele_u_235[j].Fposition_y+30)); viele_u_235[j].Faktiv := false; erzeugen_neutron( round(viele_u_235[j].Fposition_x+2), round(viele_u_235[j].Fposition_y+2)); erzeugen_neutron( round(viele_u_235[j].Fposition_x-2), round(viele_u_235[j].Fposition_y-2)); erzeugen_spalt_produkt( round(viele_u_235[j].Fposition_x-5), round(viele_u_235[j].Fposition_y+5)); erzeugen_spalt_produkt( round(viele_u_235[j].Fposition_x+5), round(viele_u_235[j].Fposition_y-5)); viele_neutronen[i].energie_erhoehen; end; Die Kernspaltung im Quelltext

18 Präsentationsprüfung - Melf Johannsen - Abitur 2013 Gliederung Physikalische Ursachen und Bedingungen der Kernspaltung Realisierung des Programms – Grundannahmen – Datenstrukturen – Umsetzung Interpretation und Bewertung der Ergebnisse Vorführung des Programms

19 Präsentationsprüfung - Melf Johannsen - Abitur 2013 Interpretation Präsentationsprüfung - Melf Johannsen - Abitur 2013 Aufgrund der gewählten Grundannahmen konnte die Darstellung der Kernspaltung in dem Programm vollständig umgesetzt werden. Durch Vorgabe von Startparametern und Eingaben zur Laufzeit können durch den Benutzer verschiedene Szenarien simuliert werden. Die visuelle Darstellung berücksichtigt – den Energiezustand aller Teilchen (Geschwindigkeit) – Energiefreisetzung bei der Spaltung (kurze rote Farbdarstellung) – Richtungsänderungen der Teilchen beim Aufeinandertreffen – Auslösen der Kernspaltung vorzugsweise bei langsamen Neutronen

20 Präsentationsprüfung - Melf Johannsen - Abitur 2013 Grenzen des Programms Eine Beendung der Kernspaltung durch z.B. Steuerstäbe oder Zusätze im Moderator wird nicht abgebildet. Der radioaktive Zerfall der Atome wird nicht berücksichtigt. Die Obergrenze für die Anzahl der Objekte jeder Klasse wurde auf festgelegt.

21 Präsentationsprüfung - Melf Johannsen - Abitur 2013 Fazit Das Programm ist dazu geeignet, eine visualisierte Vorstellung der zeitlichen und räumlichen Abläufe einer Kernspaltung zu vermitteln. Für eine wissenschaftliche Prognose zum Verhalten von Teilchenmengen ist es aufgrund der gewählten Abstraktion nicht geeignet.

22 Präsentationsprüfung - Melf Johannsen - Abitur 2013 Gliederung Physikalische Ursachen und Bedingungen der Kernspaltung Realisierung des Programms – Grundannahmen – Datenstrukturen – Umsetzung Interpretation und Bewertung der Ergebnisse Vorführung des Programms

23 Präsentationsprüfung - Melf Johannsen - Abitur 2013 Vorführen des Programms

24 Präsentationsprüfung - Melf Johannsen - Abitur 2013 Vorführen des 1. Programms

25 Präsentationsprüfung - Melf Johannsen - Abitur 2013 Vorführen des 2. Programms

26 Präsentationsprüfung - Melf Johannsen - Abitur 2013 Vorführen des 3. Programms

27 Präsentationsprüfung - Melf Johannsen - Abitur 2013 Nachtrag Diese Präsentation wurde zu 100 % mit Ökostrom erstellt.


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