fizică
Manualul pentru clasa a 9-
Știți deja că, în mijlocul secolului XX. există o problemă de a găsi noi surse de energie. În acest sens, atenția oamenilor de știință a atras reacții termonucleare.
- reacția termonucleară numita fuziune a nucleelor ușoare (cum ar fi hidrogen, heliu, etc.), Aparute la temperaturi de la zeci la sute de milioane de grade
Crearea unei temperaturi ridicate este necesară pentru a face miezurile suficient de energie cinetică mare - numai cu condiția ca kernel-ul va fi capabil să depășească forța de repulsie electrice și de a lua suficient de aproape pentru a ajunge în zona forțelor nucleare. La distanțe scurte forțe de atracție nucleare sunt forță mult superioare repulsie electrică, prin posibila sinteza (m. E. Fuzionarea, asociație) nuclee.
În § 58, de exemplu, uraniu, sa demonstrat că energia poate fi eliberată în fisiunea nucleelor grele. In cazul energiei nuclee ușoare pot fi eliberate în procesul invers - cu sinteza lor. Mai mult decât atât, nuclee ușoare reacție de sinteză este energetic mai favorabilă decât reacția de fisiune grele (în comparație cu alocarea de energie pe nucleon).
Un exemplu de reacție de fuziune termonucleară este izotopii de hidrogen (deuteriu și tritiu), formând astfel un heliu și neutroni emiși:
Aceasta este prima fuziune nucleara, pe care oamenii de știință au fost capabili să efectueze. Acesta a fost realizat într-o bombă termonucleară și incontrolabilă a purtat natura (exploziv).
După cum sa menționat deja, reacțiile termonucleare pot veni cu eliberarea unor cantități mari de energie. Dar, pentru ca această energie ar putea fi folosite în scopuri pașnice, este necesar să învețe cum să efectueze reacții termonucleare controlate. O dificultate majoră în punerea în aplicare a acestor reacții este de a menține plasma de temperatură ridicată în interiorul aparatului (gaz aproape complet ionizat), în care are loc fuziunea nucleară. Plasma nu trebuie să atingă pereții instalației în care este depozitat, în caz contrar pereții se vor întoarce la abur. In prezent, pentru o retenție a plasmei în spațiul închis, la o distanță corespunzătoare de perete este foarte puternic câmp magnetic aplicat.
Reacțiile termonucleare, joacă un rol important în evoluția universului, în special în transformarea substanțelor chimice în ea.
Datorită reacțiilor termonucleare din interiorul soarelui, energia este eliberată, dând viață locuitorilor pământului.
Soarele nostru radiază în lumină și căldură spațiu pentru o vechime de aproape 4600000000 ani. Bineînțeles, că în orice moment oamenii de știință interesați de problema a ceea ce este „combustibil“, din cauza căreia Soarele produce o mare cantitate de energie pentru o astfel de perioadă lungă de timp.
Pe acest subiect există diferite ipoteze. Unul dintre ei a fost că energia pe soare eliberat printr-o reacție chimică de combustie. Dar, în acest caz, așa cum se arată prin calcule, Soarele ar fi durat doar câteva mii de ani, ceea ce este contrar realității.
Ipoteza inițială a fost prezentat în mijlocul secolului al XIX-lea. Acesta a constat în faptul că creșterea energiei interne a soarelui și creșterea corespunzătoare a temperaturii se datorează de a reduce potențialul de energie în compresie gravitațională. Ea, de asemenea, a fost de neconceput, ca și în acest caz, durata de viață a perioadei Soarelui se extinde la milioane de ani, dar nu miliarde.
Presupunerea că energia din Soare se datorează să curgă pe ea reacțiile termonucleare, a fost sugerat în 1939 de fizicianul american Hans Bethe.
El a propus, de asemenea, un ciclu de așa-numitul hidrogen. .. Adică, un lanț de trei reacții de fuziune care duc la formarea de heliu din hidrogen:
în cazul în care - o piesă numită „neutrino“, care tradus din limba italiană înseamnă „mic neutroni“.
Pentru a obține cele două nuclee, necesare pentru a treia reacție, primele două ar trebui să se întâmple de două ori.
Știți deja că, în conformitate cu formula E = mc 2, cu o scădere a corpului scade interne de energie și greutatea acesteia.
Pentru a ne imagina ce o cantitate foarte mare de energie pierdută ca urmare a hidrogenului în heliu Soare, suficient pentru a ști că masa Soarelui la fiecare secundă este redus cu mai multe milioane de tone. Dar, în ciuda pierderii de stocare a hidrogenului pe Soare ar trebui să fie suficient pentru inca 5-6 miliarde de ani.
Reacții similare apar în adâncurile altor stele, greutate și de vârstă sunt comparabile cu greutatea și vârsta soarelui.
- Ceea ce se numește o reacție termonucleare? Dați un exemplu de reacție.
- De ce reacții termonucleare este posibilă numai la temperaturi foarte ridicate?
- Ce reacție este mai favorabil energetic (în calcul per nucleon): Sinteza nuclee ușoare sau fisiunea grele?
- Care este una dintre principalele dificultăți în punerea în aplicare a reacțiilor termonucleare?
- Care este rolul reacțiilor termonucleare în existența vieții pe Pământ?
- Care este sursa de energie solară în viziunea modernă?
- Pentru ce perioadă ar trebui să fie suficient de stocare a hidrogenului pe Soare pe calculele de oameni de știință?
Este curios.
particulă elementară. antiparticulă
Particulele din care atomii de substanțe diferite - electron, proton și un neutron, - numit elementar. Cuvântul „simplu“ implică faptul că aceste particule sunt primare, protozoare, în continuare indivizibile și imuabile. Dar în curând sa dovedit că aceste particule sunt în nici un caz imuabil. Toate acestea au capacitatea de a transforma una în alta în interacțiune.
Prin urmare, în termen modernă fizica „particule elementare“, de obicei, nu este folosit în sensul său strict, și pentru a numi un grup mare de particule minuscule de materie care nu sunt atomi sau nuclee atomice (cu excepția protonului, care este nucleul atomului de hidrogen în același timp, referindu-se la elementar particule).
În prezent, există mai mult de 350 de particule elementare diferite. Aceste particule sunt foarte diverse în proprietățile lor. Acestea pot diferi una de alta prin masă, semnul și magnitudinea sarcinii electrice, durata de viață (t. E. Timpul de la formarea particulelor și până la transformarea sa în orice altă particulă), penetrant (m. E. Capacitatea de a trece prin substanță ) și alte caracteristici. De exemplu, cele mai multe dintre particule sunt „de scurtă durată“ - ei nu trăiesc mai mult de două milionimi de secundă, în timp ce durata medie de neutroni, care se află în afara nucleului atomic, 15 min.
Cea mai importantă descoperire în domeniul de studiu al particulelor elementare a fost făcută în anul 1932, când fizicianul american Carl David Anderson a descoperit într-o cameră de nor plasată într-un câmp magnetic, traseul particulelor necunoscute. Prin natura acestei piese (raza de curbură, direcția de îndoire, etc.). Oamenii de știință au stabilit că este de o particulă care este un fel de electron cu sarcina electrică semn pozitiv. Această particulă se numește un pozitron.
Interesant, un an înainte de descoperirea experimentală a pozitroni existența ei a fost prezis teoretic de fizicianul britanic Paul Dirac (și anume existența unei astfel de particule ar fi derivată din aceasta ecuatie). Mai mult decât atât, Dirac a prezis așa numitele procese de anihilare (extincție) și perechi electron-pozitron. Anihilare este că electronul și pozitroni la reuniune dispar, transformându-se în gamma-cuante (fotoni). Și coliziunea de raze gama cu orice nucleu masiv se naște o pereche de electroni-pozitroni.
Ambele procese a fost primul pentru a observa experiența în 1933 Figura 166 prezintă urmele electronului și pozitroni format ca urmare a razelor γ coliziune cu atomii de plumb cu radiatii gamma care trec prin placa de plumb. Experimentul a fost realizat într-o cameră de expansiune, plasată într-un câmp magnetic. Aceleași piese de curbură care indică masa egală a particulelor, iar curbura în direcții diferite - de opuse semna sarcina electrica.
Fig. 166. Senile perechi electron-pozitron într-un câmp magnetic
In anul 1955, a fost descoperit un alt antipronilor antichastitsa- (a cărui existență este, de asemenea, a prezis de teoria Dirac) și ceva mai târziu - antineutron. Antineutron, precum și neutronul nu are nici o sarcină electrică, dar este, fără îndoială, legată de antiparticule ca implicate în procesul de anihilare și perechea de neutroni-antineutron.
Posibilitatea de anti-particule a condus oamenii de știință la ideea creării antimaterie. Atomi de antimaterie trebuie să fie construite astfel încât: în centrul de atomi - incarcate negativ nucleu format din antiproton și antineutroni și rotirea în jurul nucleului pozitroni. In general atom, neutru. Această idee a primit, de asemenea, o confirmare experimentală genial. In 1969, la acceleratorul de protoni din Serpuhov fizicienii sovietici obțin antihelium nucleu de atomi.
În prezent, am observat particule elementare experimental antiparticule aproape toate cunoscute.
Rezultatele capitolului. Cel mai important lucru
Mai jos sunt conceptele și fenomene fizice. Secvența de definiții de prezentare și de limbă nu se potrivește cu secvența de concepte și m. P.
Testați-vă
- α-Dezintegrarea reacție reprezentată prin ecuația