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Lebensdauer,

 

1) Biologie: Alter.

 

 2) Physik: mittlere L.Lebensdauer, Formelzeichen τ, charakteristische Zeitspanne für eine Gesamtheit angeregter, sich statistisch ändernder (mikro)physikalischer Systeme, die angibt, wie lange ein solches, beliebig herausgegriffenes System von einem bestimmten Zeitpunkt an noch unverändert weiterbesteht. Enthält die Gesamtheit (zur Zeit t = 0) N₀ solcher Systeme, so ändert sich diese Anzahl in einem (infinitesimalen) Zeitraum dt mit der Wahrscheinlichkeit dt / τ, was zu einer Abnahme von N₀ um dN = —(N₀ / τ) dt und damit auf die (mittlere) zeitabhängige Anzahl N(t) = N₀ e^-t/τ führt. Die Lebensdauer gibt also die Zeit an, in der N vom Anfangswert N₀ auf den e-ten Teil abfällt.

 

Der Begriff Lebensdauer wird v. a. bei angeregten Zuständen von Atomen, Molekülen und Atomkernen und bei Elementarteilchenzerfällen verwendet. Das Zeitintervall τ = Δt und die Energiebreite Δ E (Halbwertsbreite) eines instabilen Zustands sind durch die heisenbergsche Unschärferelation Δt · Δ E ≈ h̶ verknüpft. Die Lebensdauer angeregter Atome beträgt in der Regel etwa 10^-8 s, die niedriger Kernniveaus 10^-10 bis 10^-13 s; viel größere Lebensdauer besitzen die Kernisomere, während ein Compoundkern nur eine Lebensdauer von etwa 10^-19 s aufweist; Resonanzzustände der Elementarteilchen haben im Allgemeinen noch kürzere Lebensdauer. Der Kehrwert λ = 1 / τ wird auch als Zerfallskonstante bezeichnet. (Elementarteilchen, Halbwertszeit, Radioaktivität)

 

 3) Wirtschaft: Nutzungsdauer, Produktlebenszyklus.

 

 4) Zuverlässigkeitstechnik: für ein einzelnes Bauelement oder ein zusammengesetztes Bauteil bei vorwiegend statischer Beanspruchung die Zeitdauer vom Beanspruchungsbeginn bis zum Zeitpunkt des Ausfalls, bei dynamisch-periodischer Beanspruchung die Zyklenzahl bis zum Ausfall. Die Lebensdauer ist besonders abhängig von der Zusammensetzung und dem Gefüge der Werkstoffe, den Kenngrößen der mechanisch-thermischen Belastung sowie von der konstruktiven Gestaltung des Bauteils und von der Bearbeitungsqualität. Die mittlere Lebensdauer (auch Erwartungswert genannt) ist das arithmetische Mittel der Lebensdauerwerte einer Anzahl gleichartiger Bauelemente oder Systeme. In dem Bereich, für den die Ausfallrate λ als konstant angesehen werden kann, ist die mittlere Lebensdauer der Kehrwert der Ausfallrate (m = 1/λ ) und gleichbedeutend mit dem mittleren Ausfallabstand. Vor dem Ausfall des Bauteils setzt eine systematische Schädigung ein, die zu Gefügeveränderungen oder zur Rissausbreitung führen kann.