Образование - Солнце - Ядерный синтез на солнце прекрасно объясняются наукой

lexa99 | Просмотров: 770

Ядерный синтез является источником феноменальный выход энергии Солнца. Водорода и атомов гелия, которые составляют солнце, объединить в тяжелом размере каждую секунду, чтобы генерировать стабильный и практически неисчерпаемый источник энергии. Солнце - конечная ядерного синтеза ReactorEvery во-вторых, солнце предохранители 620 миллиардов кг ядер водорода (протонов) в гелий, чтобы произвести 384. 6 триллионов триллионов Джоулей энергии в секунду. Это эквивалентно энергии, выделяемой при взрыве 91. 92 миллиардов мегатонн в секунду. Солнце-это наша звезда и источником всей энергии на Земле. Солнечная энергия питает все живое на нашей планете, благодаря фотосинтезу, и задает ритм нашего климата и сезонов. Начиная с возрастов, люди размышляли об источнике необычайно высокий выход энергии Солнца, который составляет 3. 846 × 1026 Дж энергии в секунду. Что одаривает звезд, подобных нашему Солнцу, с этой почти бесконечной энергии? Сегодня, благодаря многолетним кропотливым исследованиям, мы знаем ответ. Ядерного синтеза (слиянии воедино атомных ядер в более тяжелые ядра при высоких температурах) - это ключ, который открывает почти безграничные возможности для Солнца. Ядерный синтез в CoreBefore Солнца мы углубимся в сердце Солнца, самый сложный термоядерный реактор мы знаем, какие-то основы должны быть выяснены. Атомная NucleusThis небольшое введение для тех, кто не знаком с атомной физикой. Все состоит из атомов. Они представляют собой мельчайшие неделимые единицы любого объекта. Центральное ядро атома является ядро, которое достаточно густой и набитый большую часть массы атома, и электронов, вращающихся вокруг него. Что такое "Нуклеус"?Ядро состоит из двух видов частиц - протонов и нейтронов. Протон имеет положительный электрический заряд (1. 6 х 10-19 кулона), а нейтрон нейтрален. Тип атома определяется числом протонов в нем. Насчитывается 92 различных видов атомов естественным. Водород-это самый простой Тип атома, что вы могли подумать. Ее ядром является Протон. Каждый атом обозначается аббревиатурой его химическое название. Когда я хочу обозначают водород, я использовать символ 'ч'. Вес атомной WeightAtomic-это общее количество протонов и нейтронов в ядре, а атомный номер-это число протонов или электронов, которые делают атом. Водород переходит в 11Ч, где число в индекс атомный вес и число называется атомным номером. Поскольку термоядерные реакции происходят на уровне миллиона Кельвинов, все атомы лишены электронов в солнечном ядре. Что такое ядерный синтез?Солнце-это звезда, и все звезды большой шар из газа, в основном состоят из гигантского количества водорода и гелия. Около 75% солнце состоит из водорода, а остальное в основном все гелия. Что Делает Солнце, Стабильный?Солнечный интерьер свидетелей постоянная борьба между дробления гравитационных сил и теплового давления, создаваемого ядерного синтеза в ядре. Солнце является стабильным из-за гидростатического равновесия, достигнутого между собственной гравитации Солнца и теплового давления, создаваемого в результате слияния в ядро. Как Слияние Произойдет?Слияние-это процесс, с помощью которого быстро сталкивающихся ядер, как и водород, сливаются при очень высоких температурах, чтобы сформировать ядер с более высоким атомным весом. В этом процессе некоторая масса теряется и превращается в энергию. То есть секрет производства энергии Солнца. Попросту говоря, солнце генерирует свою энергию, главным образом, посредством слияния четырех ядер водорода с образованием ядра гелия. Количество энергии, получаемой от превращения 1 г вещества в энергию (знаменитого уравнения Альберта Эйнштейна, Е = mc2) будет примерно 9 х 1013 Джоулей. Итак, материя-это просто форма энергии. Они являются двумя проявлениями одного и того же. Все материи, из которой состоит Земля, вместе с тем, что мы состоим из углерода, азота, кислорода, был выкован в ядре высокой массой звезды, что сгорели и погибли задолго до того, как солнце.

--- Как образовалось солнце

За последние 4. 57 миллиардов лет, с момента своего рождения, солнце неуклонно слияния водорода в гелий (стадия известна как "главная последовательность" в звездных терминах физики), и это продолжит делать так в течение следующих 5. 43 миллиардов лет. В это время солнце обожгло водорода, что эквивалентно около 100 масс Земли. Причем тут ядерный синтез происходит на солнцепроисходит ядерный синтез в ядре Солнца, которое, не по совпадению, это также самая жаркая часть всей своей Конституции. Сердце Солнца имеет температуру, близкую к 15. 7 миллионов Кельвинов. Общий радиус Солнца 6. 955×105 км (примерно в 109 раз больше радиуса Земли). Ее ядро простирается от центра около 1. 391 Х 105 Км. Позвольте мне объяснить, почему слияние происходит только недалеко от центра. Это можно легко понять, если вы пытаетесь понять, как образовалось солнце.

--- Какие пятна?

Звезд типа Солнца термоядерных реакторов. Фьюжн-это слияния мелких ядер в более тяжелые, выпуская огромное количество энергии в процессе. Однако, ядер водорода, протонов, не легко перегореть. Причиной тому является фундаментальным фактом природы, которая, как заряды отталкиваются друг друга. Явления из положительно заряженного протона отражении от другой в своем роде, из-за одинакового заряда называется Кулоновского отталкивания. Эрго, ядерный синтез может происходить только при высокой температуре, в Центральном ядре Солнца. Ядро солнца имеет температуру благодаря своей феноменально высокой плотности (150 г/см3), в результате ее сжатия под собственной тяжести.

Ядерный синтез возможен только тогда, когда отталкивание между протонами (ядрами водорода) будет преодолен. Для того чтобы это произошло, энергия и температура в ядре Солнца будет значительно высокая. Тем не менее, природа устроила так, что слияния в ядро Солнца может произойти при значительно более низкой температуре, чем требуется, чтобы преодолеть Кулоновское отталкивание. А как природа провернуть этот трюк? Ответ кроется в квантовой механике. Термоядерного синтеза можно из-за барьера PenetrationThe причина, почему протоны с энергией меньшей, чем требуется для преодоления Кулоновского отталкивания предохранитель, проникновение барьер. Это понятие квантовой физики. Рассмотрим следующую аналогию. Представьте себе Адамант старик, пытаясь масштабировать стены. У него нет энергии или инструменты к ним лезть. Даже так, он считает, что если он продолжает стучать и бросаться на стены, в один прекрасный день она будет давать и он будет на другой стороне путем туннелирования через. Шансы, что это произойдет в классических (не квантово-механических) мира равна нулю. Однако, если наш старик был размером протона (&ЛТ; 10-15м), и стена представляли Кулоновской энергии, необходимой для преодоления отталкивания, а затем, если он продолжает биться о стену, то есть шанс (небольшой конечной вероятностью), что он будет тоннель через. В странно, суб-microsopic мире квантовой механики, всегда существует конечная вероятность того, что протоны сливаются в энергию, которая будет ниже, чем требуется энергии, чтобы подняться на холм Кулоновского отталкивания.

Поскольку вероятность туннелирования через Кулоновский барьеры очень низки, термоядерные процессы в Малой массе, относительно более холодные звезды, как солнце, происходят очень медленно. Важным шагом в процессе ядерного синтеза, который является фьюзинг водорода (11Ч) в Дейтерий (21Д) и имеет очень низкую вероятность возникновения. Вот почему, звезды, подобные Солнцу сжечь или скорее сплавить их Водородное топливо в гелий при очень низкой частоте и имеют длительный срок службы. Долгоживущие G-типа звезд главной последовательности, как солнце, может, поэтому, имеют высокую вероятность укрывать жизни вокруг них на некоторых вращающейся планеты, как они проживут достаточно долго для развития жизни. Что происходит во время синтеза внутри Солнца?Тип реакций ядерного синтеза, которые происходят внутри звезды, полностью зависят от температуры ядра. На солнце, с температурой близкой к 15. 6 миллионов Кельвинов, преобладающая пути, по которому более чем на 99% солнечной энергии производится (путем преобразования водорода в ядра гелия), является Протон-протонного (р-р) цепная реакция. Другой первичный путь, который выпускает около 0. 8% от солнечной энергии в cno цикла. Солнечный ядерный синтез процесс #1: Протон-Протонного (р-р) цепная реакцияэто доминирующая термоядерный процесс на солнце. Это явление становится возможным из-за проникновения туннелирования или барьер. Есть много альтернативных способов, в которых Протон-протонных сама цепная реакция может произойти. Кроме того, премьер-р-р путь, других путей не он-П И Р-э-п разъяснил. Шаг 1aThe процесс начинается со слияния двух ядер водорода (протонов) с образованием гелия-2 или diproton (22He). Шаг 1bFurther, в diproton претерпевает бета-распад (Протон преобразуется в нейтрон, наряду с выпуском электрона нейтрино и позитрона, которая является античастицей электрона) к вам превращается в дейтерий, наряду с выделением электрона и позитрона нейтрино. Бета-распад diproton будучи крайне редкое событие, это шаг, который приводит к максимальной задержки в процессе слияния, продлевая продолжительность жизни Солнца.

22He → 21Д + е+ + νе
Подводя итоги, это то, что происходит на первом шаге, в совокупности -

11Ч + 11Ч → 21Д + е+ + νе + 0. 42 МэВ

(*Электрон-вольт-мера энергии. Один электрон-вольт (эВ) - это энергия, полученная электроном при прохождении через разность потенциалов в 1 Вольт. )

Когда материя и антиматерия, приходят вместе, они аннигилировали для создания чистой энергии. Позитрона, созданные в бета-распаде его уничтожили, когда он вступает в контакт с электроном, чтобы освободить два высокоэнергетических гамма-квантов.

е- + е+ → 2γ + 1. ReactionVery MeVPEP 02 редко, производству дейтерия (D) может также произойти через другой процесс, известный как Протон-электрон-Протон (р-э-п) реакции. Он предполагает захват электронов и работает следующим образом:

11Ч + е- + 11Ч → 21Д + νе

Хотя оно находится в 400 раз более вероятно, что Дейтерий будет создан на р-р пути, п-е-р реакция происходит редко, создавая нейтрино высоких энергий. Шаг 2в синтеза дейтерия с ядром водорода (протоном) приводит к производству легких изотопов гелия (3не), кроме того выпускает гамма-лучи (электромагнитные волны с частотой, превышающей 1019 Гц).

21Д + 11Ч → 32He + γ + 5. 49 MeVStep 3After на предыдущем этапе, есть более чем один способ, в котором реакция может протекать. Есть четыре главных пути: пп1, пп2, пп3 и пп4. Давайте рассмотрим каждый путь подробно. ппи пути: свет Гелиевого синтезаэто доминирующий путь из четырех возможных альтернативных путей, что реакция может занять после создания 3не при температуре ядра колеблется от 10 миллионов до 14 миллионов Кельвинов. Она предполагает слияние двух легких ядер гелия для получения двух протонов (ядер водорода), наряду с выпуском 12. 86 Кельвин чистой энергии. Частоты пп1 пути составляет около 86%.

32He + 32He → 42он + 2 11Ч + 12. 86 МэВ

В целом, энергия, выделяющаяся при рр1 реакция 26. 22 МэВ. путь ppII: температура литий BurningAt с 14 миллионов до 23 миллионов Кельвинов, филиал ppII является доминирующим. Здесь представлены премьер-реакции, которые составляют его.

32He + 42он → 74Be + γ

74Be + е → 73Li + νе + 0. 861 МэВ/0. 383MeV

73Li + 11Н → 2 42он

Поскольку температура ядра Солнца имеет максимум около 15 миллионов Кельвинов, путь ppII только встречается с частотой 14%. путь ppIII: Бериллий Бор TransmutationSince этот тип реакции требуется температура свыше 23 миллионов Кельвинов, его частота составляет только 0. 11%. Этот путь включает превращение между бериллия (be) и Бора (B) изотопы. Вот несколько шагов:

32He + 42он → 74Be + γ

74Be + 11Ч → 85В + γ

85Б → 84Be + е+ + νе

84Be → 2 42HeppIV путей: гепатит ReactionTheorized, но еще не заметил, этот гелий-Протонной термоядерной пути крайне редко. Путь состоит из всего одной реакции. Он состоит из прямого слияния гелия-3 ядра с протоном.

32He + 11Ч → 42он + е+ + νе + 18. 8 МэВ

Разница между 'фьюзинг масс (четыре протона) и 'расплавленной массы' (гелий-4) - это 0. 7% от общей массы 4 протонов, которая преобразуется в энергию. Всей энергии, получаемой путем слияния 4 протонов через этих процессов 26. 73 МэВ. Солнечный ядерный синтез процесса #2: углерод-Азот-кислород (объект cno) циклаэтот процесс термоядерного синтеза происходит очень незначительно на солнце, но доминирующим является путь синтеза в звездах 1. 5 раз более массивной, чем наше солнце. Этот процесс также взрыватели четырех протонов в ядро гелия, с помощью углерода (C), азота (N) и кислорода (o) ядер в качестве катализаторов. Существует несколько альтернативных НОК путей, которые могут привести к гелий-4 производства. Этот процесс производит только 0. 8% от общего объема производства энергии Солнца. Как р-р цепной реакции цикл cno имеет несколько альтернативных путей, но доминирующим, происходящие на солнце, в первую очередь КНП-я. Реакции, составляющие цикл, являются следующие:

Шаг 1: 126C + 11Ч → 137N + γ + 1. 95 МэВ

Шаг 2: 137N → 13C6 + е+ + νЕ + 1. 2 МэВ (период полураспада: 9. 965 мин)

Шаг 3: 136С + 11Ч → 147N + γ + 7. 54 МэВ

Шаг 4: 147N + 11Ч → 158O + γ + 7. 35 МэВ

Шаг 5: 158O → 157N + е+ + νЕ + 1. 73 МэВ (период полураспада: 122. 24с)шаг 6: 157N + 11Ч → 126C + 42он + 4. 96 МэВ

Конечные продукты обоих процессов одинаковы. Однако, и cno цикл доминирует в звездах с звездных ядер намного жарче, чем Солнце (в диапазоне 13 миллионов Кельвинов). Однако, несмотря происходящие при высокой температуре, общей энергии всей реакции опять 26. 73 МэВ, что примерно такой же как и р-р цикла.

Энергия, выделяющаяся за счет гамма-квантов и кинетической энергии частиц способствует выработке тепловой давление в недрах солнца, эффективно балансируя его с гравитационным давлением, для поддержания общего стабильного состояния. Нужно 10 000 до 170 000 лет для Фотон в путешествие от ядра Солнца к его поверхности. На своем пути гамма-фотонов, испускаемых в реакциях слияния преобразуются в видимый свет, инфракрасные и ультрафиолетовые фотоны, как они достигают фотосферы. Многочисленные процессы, вовлеченные в слияния водорода в гелий являются свидетельством того, как природа всегда имеет много альтернативных способов достижения того же результата. Избыточность, кажется, встроенные в ткань космоса, по некоторым причинам. Звезды-это печи, которые готовят то, что мы сделаны из. Следующий раз, когда увидишь восход солнца, вы сможете оценить красоту светящийся горячий шар огня, даже больше, как вы теперь знаете, что происходит в самом ее сердце.


Комментарии


Ваше имя:

Комментарий:

ответьте цифрой: дeвять + пять =



Ядерный синтез на солнце прекрасно объясняются наукой Ядерный синтез на солнце прекрасно объясняются наукой