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太阳核聚变,太阳核聚变4个H原子核聚变成2个方程式

时间:2022-11-12来源:网络作者:小千点击数:
简介:太阳核聚变,就是利用太阳内部的氢原子核聚变产生能量,这种能量可以通过电磁波传播,并且在宇宙中广泛存在。

【菜科解读】

太阳核聚变,就是利用太阳内部的氢原子核聚变产生能量,这种能量可以通过电磁波传播,并且在宇宙中广泛存在。

但是,太阳的核聚变反应需要大量的能源支持,所以,如果没有足够的能源供应,那么,太阳就无法进行长时间的自我维持。

因此,科学家一直在寻找一种 *** ,来解决这个问题。


一:太阳核聚变还是核裂变太阳利用的是质子-质子循环,四个氢核聚变为一个氦核的途径之一,这个反应过程是小质量、低光度的主序星的主要能源,例如,太阳现阶段辐射出去的能量90%以上是质子-质子这类反应提供的。


核聚变又称核融合、融合反应、聚变反应或热核反应,原子核中蕴藏巨大的能量,原子核的变化(从一种原子核变化为另外一种原子核)往往伴随着能量的释放。


产生核聚变需要的条件非常苛刻。

拿太阳来说,其中心温度达到1500万度,另外还有巨大的压力能使核聚变正常发生。

而地球上没办法得到那么大的压力,只能通过提高温度来弥补,不过这样一来温度要到上亿度才行。


核聚变如此高的温度没有一种固体物质能够承受,只能靠强大的磁场来约束。

高温超导体如果能真正实用化的话就可以解决磁场的来源,但体积难免做得巨大了些。


二:太阳核聚变原理太阳核聚变属于质子-质子链反应:
第一个步骤是两个氢原子核聚变1H(质子)成为氘,一个质子经由释放出一个 e+和一个中微子成为中子。


1H + 1H → 2H + e+ + νe 在这个阶段中释放出的中微子带有0.42MeV的能量。


第一个步骤进行的非常缓慢,因为它依赖的吸热的β正电子衰变,需要吸收能量,将一个质子转变成中子。

事实上,这是整个反应的瓶颈,一颗质子平均要等待109年才能融合成氘。


正电子立刻就和电子湮灭,它们的质量转换成两个γ射线的光子被带走。


e+ + e− → 2γ (它们的能量为1.02MeV) 在这之后,氘先和另一个氢原子融合成较轻的氦同位素,3He:
2H + 1H → 3He + γ (能量为5.49 MeV) 然后有三种可能的路径来形成氦的同位素4He。

在pp1分支,氦-4由两个氦-3融合而成;在pp2和pp3分支,氦-3先和一个已经存在的氦-4融合成铍。

在太阳,pp1最为频繁,占了86%,pp2占14%,pp3只有0.11%。

还有一种是极端罕见的pp4分支。


3He +3He → 4He + 1H + 1H + 12.86 MeV 完整的pp1链反应是放出的净能量为26.7MeV。

pp1分支主要发生在一千万至一千四百万K的温度,当温度低于一千万K时,质子-质子链反应就不能制造出4He。


3He + 4He → 7Be + γ
7Be + e− → 7Li + νe
7Li + 1H → 4He + 4He
pp2分支主要发生在一千四百万至二千三百万K的温度。


90%的在7Be(e−,νe)7Li*的反应中产生的中微子,90%带有0.861MeV的能量,剩余的10%带有0.383 MeV 的能量(依据锂-7是在基态还是激发态而定)。


3He + 4He → 7Be + γ
7Be + 1H → 8B + γ
8B → 8Be + e+ + νe
8Be ↔ 4He + 4He
pp3链反应发生在二千三百万K以上的温度。


pp3链虽然不是太阳主要的能量来源(只占0.11%),但在太阳中微子问题上非常重要,因为它产生的中微子能量是非常高的(高达14.06 MeV)。


pp4或Hep 虽然预测上有这种反应,但因为极为罕见(在太阳中只占千万分之三的量),因此从未曾在太阳中被观测到。

在此种反应中,氦-3直接和质子作用成为氦-4,可以产生能量更高的中微子(高达18.8 MeV)。


3He + 1H → 4He + νe + e+
……应该不能说是燃烧吧,因为不是化学反应。

是太阳内部氢原子核经过核聚变释放的能量。


核聚变与恒星(如太阳)发光原理
当四个氢原子在高温下靠得很近时,四个质子会撞到一起时,其中两个会发生衰变,释放出两个反中微子和正电子,变成中子。

这两个正电子会与原子核外电子相互湮灭,形成两个光量子;剩下的一共有两个中子、质子和电子,恰好形成一个氦原子。

绝大多数恒星都是通过质子的衰变而发出光芒,这在日常生活中也用途很大。


三:太阳核聚变反应方程式

太阳中氢核聚变的核反应方程式,即氢核聚变方程式为:4H→He+2e

4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损为:△m=(1.0073×4-4.0015-2×0.00055)u=0.0266 u=4.43×10kg 

这个方程式由爱因斯坦质能联系方程得,聚变反应过程中释放的能量为:△E=△mc=4.43×10×(3×10)J=4.0×10 J.

因此,氢核反应方程为:4H→He+2e


四:太阳核聚变为什么能持续这么久太阳核聚变通过几个阶段逐渐产生原子量较大的重元素,即由氢——氦——氧——碳——铁。

聚变最终产生的重元素为铁。


五:太阳核聚变发生在哪一层

太阳是主序星,通过原子核的核聚变产生能量,把氢原子聚变成氦原子。

在它的核心,太阳发生以每秒钟6.2亿吨氢的核聚变。

我们是怎么知道太阳内部仍在进行核聚变的?#p#分页标题#e#

核聚变,又称核融合、融合反应或聚变反应,是指将两个较轻的核结合而形成一个较重的核和一个极轻的核(或粒子)的一种核反应形式。

在此过程中,物质没有守恒,因为有一部分正在聚变的原子核的物质被转化为光子(能量)。

核聚变是给活跃的或“主序的”恒星提供能量的过程。

核聚变的过程非常缓慢,当光子到达传导区时,太阳最终会释放出一吨又一吨的能量。

我听说就是由于光子零星缓慢地分散,导致这些能量大概需要100万年左右的时间才能到达地球。

如果太阳的能量需要100万年才能到达地球,那么太阳停止工作一小时甚至一天又有什么关系呢?根据这个理论我们得出结论,无论太阳现在产生的能量是多少,都要等100万年后才能被观测到。

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