Что является источником энергии солнца по современным представлениям физика 9 класс

По подсчетам ученых запасов водорода хватит на 5-6 миллиардов лет.

Источник

Самостоятельная работа по физике Термоядерная реакция 9 класс

Самостоятельная работа по физике Термоядерная реакция 9 класс с ответами. Самостоятельная работа представлена в двух вариантах, в каждом по 3 задания.

Вариант 1

1. При каких температурах возможно протекание термоядерной реакции? Ответ поясните.

2. В каком случае выделяется большая энергия — при делении тяжёлых ядер или при синтезе лёгких ядер?

3. В результате чего происходит выделение энергии на Солнце, согласно современным представлениям? Что представляет собой водородный цикл?

Вариант 2

1. Приведите пример первой термоядерной реакции, которую учёным удалось осуществить. Где она была реализована?

2. Почему пока не удаётся создать управляемую термоядерную реакцию?

3. Как ежесекундно изменяется масса Солнца? Насколько велики запасы водорода на Солнце?

Ответы на самостоятельную работу по физике Термоядерная реакция 9 класс
Вариант 1
1. Протекание термоядерной реакции возможно при температурах от десятков до сотен миллионов градусов, потому что необходимо придать ядрам достаточно большую кинетическую энергию — только при этом условии ядра смогут преодолеть силы электрического отталкивания и сблизиться настолько, чтобы попасть в зону действия ядерных сил.
2. Большая энергия выделяется при синтезе легких ядер, чем при делении тяжелых.
3. Выделение энергии на Солнце происходит в результате термоядерных реакций. Водородный цикл — это цепочка из трех термоядерных реакций, приводящих к образованию гелия из водорода.
Вариант 2
1. 2 ₁H + 3 ₁H → 4 ₂He + 1 ₀n
Эта реакция была реализована в термоядерной бомбе и носила неуправляемый характер.
2. Управляемую термоядерную реакцию пока не удалось создать, так как сложно удержать внутри установки высокотемпературную плазму, в которой происходит синтез ядер.
3. Масса Солнца ежесекундно уменьшается на несколько миллионов тонн. Запасов водорода на Солнце должно хватить еще на 5-6 миллиардов лет.

Источник

Что является источником энергии солнца по современным представлениям физика 9 класс

1. Какая реакция называется термоядерной?

Термоядерной называется реакция слияния лёгких ядер (таких как водород, гелий и др.), происходящая при температурах от десятков до сотен миллионов градусов.

2. Почему протекание термоядерных реакций возможно только при очень высоких температурах?

Создание высокой температуры необходимо для придания ядрам достаточно большой кинетической энергии.
Только при этом условии ядра смогут преодолеть силы электрического отталкивания и сблизиться настолько, чтобы попасть в зону действия ядерных сил.
На таких малых расстояниях силы ядерного притяжения значительно превосходят силы электрического отталкивания, благодаря чему возможен синтез (слияние) ядер.

3. Какая реакция энергетически более выгодна (в расчете на один нуклон): синтез легких ядер или деление тяжелых?

При делении тяжёлых ядер может выделяться энергия.
В случае с лёгкими ядрами энергия может выделяться при обратном процессе — при их синтезе.
Причём реакция синтеза лёгких ядер энергетически более выгодна, чем реакция деления тяжёлых, если сравнивать выделившуюся энергию, приходящуюся на один нуклон.

4. Приведите пример термоядерной реакции.

Примером термоядерной реакции может служить слияние изотопов водорода (дейтерия и трития), в результате чего образуется гелий и излучается нейтрон:

Это первая термоядерная реакция, которую учёным удалось осуществить.
Она была реализована в термоядерной бомбе и носила неуправляемый (взрывной) характер.

5. В чем заключается одна из основных трудностей при осуществлении термоядерных реакций?

Одна из основных трудностей — это удержать внутри установки высокотемпературную плазму (почти полностью ионизированный газ), в которой и происходит синтез ядер.
Плазма не должна соприкасаться со стенками установки, в которой она находится, иначе стенки обратятся в пар.
В настоящее время для удерживания плазмы в ограниченном пространстве на соответствующем расстоянии от стенок применяются очень сильные магнитные поля.

6. Какова роль термоядерных реакций в существовании жизни на Земле?

В результате термоядерных реакций, протекающих на Солнце, выделяется энергия, необходимая для жизни на Земле.

7. Какие гипотезы об источниках энергии Солнца вы знаете?

На счёт того, что является «топливом», за счёт которого на Солнце вырабатывается огромное количество энергии в течение столь длительного времени, существовали разные гипотезы:

а) Энергия на Солнце выделяется в результате химической реакции горения.
Но в этом случае, Солнце могло бы просуществовать всего несколько тысяч лет, что противоречит действительности.

б) В середине 19 в. считали, что увеличение внутренней энергии и соответствующее повышение температуры Солнца происходит за счёт уменьшения его потенциальной энергии при гравитационном сжатии.
Она тоже оказалась несостоятельной, так как в этом случае срок жизни Солнца увеличивается до миллионов лет, но не до миллиардов.

8. Что является источником энергии Солнца по современным представлениям?

Предположение о том, что выделение энергии на Солнце происходит в результате протекания на нём термоядерных реакций, было высказано в 1939 г. американским физиком Хансом Бете.

Им был предложен водородный цикл, т. е. цепочка из трёх термоядерных реакций, приводящая к образованию гелия из водорода:

— частица, называемая «нейтрино», что в переводе с итальянского означает «маленький нейтрон».

Чтобы получились два ядра , необходимые для третьей реакции, первые две должны произойти дважды.

9. На какой период должно хватить запаса водорода на Солнце по подсчетам ученых?

В соответствии с формулой Е = mс 2 с уменьшением внутренней энергии тела уменьшается и его масса.
Масса Солнца ежесекундно уменьшается на несколько миллионов тонн.
Но, несмотря на потери, запасов водорода на Солнце должно хватить ещё на 5-6 миллиардов лет.

Источник

Вопросы § 62

Физика А.В. Перышкин

1.Какая реакция называется термоядерной? Приведите пример реакции.

Термоядерной реакцией называется реакция слияния легких ядер (водород, гелий), проходящая при температуре порядка сотен миллионов граду­сов.

2. Почему протекание термоядерных реакций возможно только при очень высоких температурах?

Слияние ядер возможно если они преодо­леют силы электростатического отталкивания, что возможно, если им сообщена достаточно большая скорость, которой они могут обладать только при высокой температуре.

3. Какая реакция энергетически более выгодна (в расчёте на один нуклон): синтез лёгких ядер или деление тяжёлых?

Слияние ядер более выгодно энергетически.

4. В чём заключается одна из основных трудностей при осуществлении термоядерных реакций?

Одной из основных трудностей при управляе­мом термоядерном синтезе — удержать высокотем­пературную плазму внутри установки так, чтобы она не касалась стенок.

5. Какова роль термоядерных реакций в существовании жизни на Земле?

За счет термоядерного синтеза на Солнце выделяется энергия, которая поддерживает жизнь на Земле.

6. Что является источником энергии Солнца по современным представлениям?

В разные времена существовали разные ги­потезы об источниках энергии Солнца. По одной из них энергия выделялась в результате процес­сов горения, по другой за счет гравитационного сжатия.

По современным представлениям энергия на Солнце выделяется в результате протекания термо­ядерных реакций (водородный цикл).

7. На какой период должно хватить запаса водорода на Солнце по подсчётам учёных?

По подсчетам ученых запасов водорода хва­тит на 5-6 миллиардов лет.

Источник

Источник энергии Солнца

Для поддержания наблюдаемой светимости Солнца в течение длительного времени необходимы достаточные запасы его внутренней энергии и процессы, перерабатывающие эту энергию в излучение. На первый взгляд, энергия, выделяемая одним килограммом солнечного вещества в секунду, равная:

— величина небольшая, она примерно равна количеству теплоты, выделяемому одним килограммом гниющих листьев. Но химической энергии, запасенной в листьях, при таком энерговыделении едва хватает на год. Солнце, по современным данным, существует около 5 млрд, лет, причем его светимость за это время существенно не изменилась, следовательно, запасов внутренней энергии солнечного вещества должно хватить еще на миллиарды лет.

Зная светимость Солнца T= 4* 10 26 Вт и продолжительность его жизни t=5*10 9 лет = 1,5-10 17 секунд, легко найти энергию, выделенную Солнцем за этот промежуток времени: 4*10 26 Вт * 1,5-10 17 с = 6*10 43 Дж. Поделив эту энергию на массу Солнца, получим, что за это время жизни Солнца каждый килограмм его вещества выделил 3*10 13 Дж энергии.

Удельная теплота сгорания самого калорийного химического горючего — бензина — равна 4,6*10 7 Дж/кг, что значительно меньше внутренней энергии, выделяемой 1 кг солнечного вещества. Поэтому идея о свечении Солнца за счет химических реакций, высказанная в середине XIX в., была несостоятельной. Если бы это было так, то запасов энергии хватило бы только на 800 лет.

Примерно в то же время известный немецкий физик Г. Гельмгольц (1821 —1894 гг.) выдвинул гипотезу, которой пытался объяснить энерговыделение Солнца за счет его гравитационного сжатия; сжатие приводит к выделению тепла и к уменьшению запасов потенциальной энергии солнечного вещества. Однако простые подсчеты показывают, что при современной светимости Солнца запасов его потенциальной энергии хватило бы всего на несколько миллионов лет.

Единственным приемлемым источником энергии, поддерживающим излучение Солнца, может служить термоядерная энергия, выделяемая при образовании (синтезе) ядер атомов гелия, из ядер водорода.

Для протекания ядерных реакций необходима температура в несколько миллионов кельвинов, при которой участвующие в реакции частицы с одинаковым электрическим зарядом смогли бы получить достаточную энергию для взаимного сближения, преодоления электрических сил отталкивания и слияния в одно новое ядро. Ядерные реакции, протекающие при высоких температурах, получили название термоядерных реакций. Именно такие реакции протекают в недрах Солнца.

Расчеты показывают, что в результате термоядерных реакций синтеза из водорода массой 1 кг образуется гелий массой 0,99 кг и выделяется около 9*10 14 Дж энергии. Если сравнить эту величину с энергией (3*10 13 Дж), которую Солнце уже выделило каждым килограммом водорода за 5 млрд, лет своей жизни, то оставшегося в нем водорода должно было бы хватить почти на 150 млрд. лет. Но так как реакции синтеза протекают только в ядре Солнца, содержащем примерно десятую долю всей его массы, то запасов ядерного горючего хватит еще на 10 млрд. лет.

Источник