termonukleáris reakciót
Itt a levél n - azt jelenti, egy neutrínó, és g - gamma-sugár.
Nem minden felszabaduló eredményeként a láncreakció energia adódik át a csillag részeként ez az energia elragadta neutrínók. Ezt szem előtt tartva a felszabaduló energia a kialakulása egy hélium atommag egyenlő 26,2 MeV.
A második ág proton - proton reakció kezdődik, egy mag-vegyület
Ő a magját „közönséges” hélium
Azt, ami után a magot a berillium
Be. berillium atommag viszont elfog egy proton, majd egy bór nucleus
B, vagy elfog egy elektron, és lesz egy magja lítium. Az első esetben a kapott radioaktív izotóp
B megy keresztül a béta-bomlás:
. Megjegyezzük, hogy a neutrínók elő ebben a reakcióban most felfedezett egy egyedi, drága telepíteni. radioaktív berillium
Nagyon instabil, és gyorsan lebomlik két egy-részecskéket. Végül az utolsó, a harmadik ága a proton - proton reakció a következő linkeken:
Ve után fordult egy elektron befogási
Li, aki vesz egy proton, átalakul egy instabil izotóp
Legyen, bomlik, mint a második áramkör, két alfa - részecske.
Ja, és meg kell azt is megjegyezni, hogy a legtöbb reakciók az első kör, de a szerepe „káros” lánc nem kicsi, akkor legyen legalább a híres neutrínó kísérletet, amely először adott a lehetőség, hogy gyakorlatilag megfigyelni lezajló folyamatok a csillagok belsejében.
Térjünk most át az szén-nitrogén ciklus. Ez ciklus hat reakciókat.
N. Ebben a reakcióban, g-kibocsátott foton. izotóp
N, átesett b - bomlással kibocsátása egy pozitron és neutrínó válik egy hagyományos nitrogén nucleus
N. Ebben a reakcióban is kibocsátott g - sugarak. Továbbá, a nitrogén-mag áll szemben egy proton, majd radioaktív izotóppal oxigén
Ja, és g-kvantum. Ezután az izotóp által b - bomlás válik nitrogénizotóp
N. Végül az utolsó, hogy csatlakozzanak hozzá során proton ütközések, beleesik a hagyományos szén és a hélium. A teljes lánc reakciók következetes „súlyozási” szén nucleus hozzáadásával egy proton, majd
- lebomlik. Az utolsó láncszem az, hogy visszaállítsuk az eredeti szén atommag és egy új nucleus hélium miatt négy protonok, amelyek különböző időpontokban egymás után csatlakozott
C és a belőle képzett izotópokat. Mint látható, nincs változás a magok számának
C a közegben, amelyben a reakció végbemegy, nem lehet igaz. Carbon kifejezés, „katalizátor” reakció.
A táblázat azt mutatja, hogy mennyi energia szabadul minden szakaszában a szén-nitrogén reakciót. Része ez az energia felszabadul formájában neutrínók bomlása radioaktív izotópok
O. neutrínók szabadon kiemelkedik csillag zsigerek ki, ezért az energia nem megy a fűtés a csillag anyaga. Például, a bomlási
O képződött neutrínó energia átlagosan körülbelül 1 MeV. Végül, a kialakulása egy hélium atommag egy szén-nitrogén reakciót elkülönített (nélkül neutrinó) 25 MeV energiájú, és a neutrínók szállítására le mintegy 5% -a ezt az értéket. A harmadik oszlop a 2. táblázat mutatja, az értékeket a sebességét a különböző részein a szén-nitrogén reakciót. B-eljárás csupán egy fél életet. Szignifikánsan több nehéz meghatározni a reakció sebességét, ha van súlyozási kernel proton mellékletet. Ebben az esetben azt kell tudni, hogy a valószínűsége proton áthatolva a Coulomb gát, valamint a valószínűsége, hogy a megfelelő nukleáris kölcsönhatások, önmagában proton bejegyzés nem biztosítja a nukleáris átalakulás az érdeklődés. Annak a valószínűsége, a nukleáris reakciók nyert laboratóriumi kísérletek vagy elméletileg számított. Mert az ő megbízható kimutatására került év kemény munka fizikus - a nukleáris fizikus, mind elméleti és kísérletező. Számok a harmadik oszlop megadja a „élettartama” a különböző magok a központi részeit a csillag hőmérsékleten a 13 millió kelvinben és hidrogén sűrűsége 100 g / cm
. Például, hogy a sejtmagba ilyen körülmények között
A C-, vesz egy proton vált radioaktív izotóp a szén, meg kell „várni” 13 millió év. Következésképpen, minden egyes „aktív” (Vol. E. részvétel a ciklus) reakció zajlik rendkívül lassan a sejtmag, de a lényeg az, hogy a sok magok.
Mint hangsúlyozta, a fenti többször, a sebesség érzékeny fúziós reakciók a hőmérséklettől függ. Egyértelmű - még a nagyon kis hőmérséklet-változás drámaian befolyásolhatja a szükséges koncentráció reakció viszonylag energikus protonok, az energia meghaladja az 20-szor az átlagos hőenergia. A proton - proton reakció közelítő képlete az energia felszabadulási sebesség, számított grammonként anyag, a forma
Ez a képlet érvényes egy viszonylag szűk, a kritikus hőmérséklet-tartomány 11-16.000.000 Kelvinben. Alacsonyabb hőmérsékleten (6-10.000.000 kelvin) egy másik képlet érvényes:
A fő energiaforrás a nap, a hőmérséklet, amely közel 14 millió Kelvin fok, a proton - proton reakció. További masszív, és így több forró csillagok jelentős szén-nitrogén reakció, ahol a hőmérsékletfüggése sokkal erősebb. Például, egy hőmérséklet-tartomány 24-36 millió fok Kelvin
ahol Z - a relatív koncentrációja a nehéz elemek, a szén és a nitrogén.
Ahogy látható, az e nem csak attól függ a hőmérséklet, hanem a relatív koncentrációja a nehéz elemek. Miután a magok ezen elemek a katalizátor szén-nitrogén reakciót.
Szintén proton-proton és a szén-nitrogén reakciót bizonyos körülmények között is jelentős értéket és más nukleáris reakció. Mivel a töltés - „target” szemben a proton, kicsi, a Coulomb-taszítás nem olyan jelentős, mint abban az esetben, ütközések a magok a szén és a nitrogén. Így a valószínűsége a fúziós fenti interakció, és ezáltal a reakciók sebessége viszonylag magas. Már körülbelül egymillió kelvin mennek elég gyorsan. Azonban, ellentétben a szén és nitrogén magok, magok könnyű elemek nem állnak helyre az ezt követő reakciókat és visszafordíthatatlanul fogyasztott. Ezért a rengeteg könnyű elemek a Nap és a csillagok elhanyagolható.
Termonukleáris fúzió nehezebb elemek
Megvizsgáltuk reakció egy viszonylag egyszerű elemek, amelyek akkor jelentkeznek, illetve viszonylag alacsony hőmérsékleten. Ugyanakkor feltételezzük, egy pillanatra, hogy az egész áll szabad protonok és elektronok, és a hőmérsékletet ezen részecskék elég nagy. A csillagász valószínűleg sejtette, hogy ez hasonlít a feltételeket, miután a „Big Bang”. Most, a fenti proton-proton lánc, az első lánc konverziós protonok teljes magvakat. És ezek a reakciók alkalmazásával kaptuk az első hélium atommag. További univerzum hőmérsékletét addig csökkentjük, és az intenzitás a nukleáris átalakulások lesz kisebb. És milyen volt a különböző anyagok a természetben, kérdezed? A tény az, hogy miután a „big bang” történt más átalakítások is elképzelhetetlen, de az összeg a nehéz elemek, amelyek most látni, nem alakult ki azonnal. További reakciók zajlott már a csillagok belsejében. De nagy energiákon. Már T = 100 millió fok kezdődik fontos reakciót
Amennyiben írni n jelöl egy proton. Értékét nem annyira, hogy amikor ez az energia felszabadul, mint hogy megjelent egy proton „bot” bármely más kernel, és ezáltal növelik atomsúllyal - ily módon a későbbiekben tanult minden nehezebb elemek (
Az állócsillagok nehéz elemek képezhetők szekvenciálisan összekötő hélium atommag:
Mg képződnek csak a csillagok tömege meghaladja a 30M.
Ha a mélyén csillagok elérte a nagyon magas hőmérséklet, van lehetőség az energia felszabadítását és a reakciók között nehéz elemek.
1600-ban Franciaországban, hogy jött létre az első napelemes motor fut a forró levegő és használt szivattyú vizet. Végén a XVII században. vezető francia kémikus Lavoisier létrehozott első napkohó, amelyben a hőmérséklet elérte a 1650 ° C-on, és az elegyet mintákat a vizsgálati anyagok vákuumban, és a védő légkör, valamint a tulajdonságait a szén és a platina vizsgálták. 1866-ban, a francia A. Musho épült Algéria, több nagy napenergia sűrítők és használják őket a vízdesztillációhoz és a szivattyú meghajtó. A párizsi világkiállításon 1878-ban A Musho bizonyította napenergia sütőben, amelyben 0,5 kg hús akkor főzzük 20 percig. 1833-ban az Egyesült Államokban George. Erickson épített napelemes levegőt motor parabolavályú koncentrátorral mérete 4,8 * 3,3 m. Az első síkkollektor napenergia épült francia Sh Tellier. Volt egy területe 20 m 2, és használják a hőerőgép, ammóniát használva. 1885-ben. áramkör napenergia síkkollektor a vízellátás javasolták, és azt tetőre történő kiterjesztése a házhoz.
Az első nagyszabású létesítmény vízdesztillációhoz épült Chilében 1871-ben az amerikai mérnök Charles Wilson. Működött a 30 éves, ivóvízellátás a bányába.
1890-ben professzor VK Tserassky Moszkva fém olvadási folyamat által végzett napenergia koncentrált paraboloid tükör, melynek középpontjában a hőmérséklet meghaladja a 3000 ° C-on
Napenergia átalakítási
Hővé, a munka és a villamos energia
Sun - óriás fény átmérőjű 1.392.000. Km. A tömeges (2 x 10 30 kg) a 333.000. Times tömege a föld, és a térfogatot 1,3 Mill. Szer mennyisége a Földön. Sun Chemical összetétele: 81,76% hidrogént, 18,14% héliumot és 0,1% nitrogént. Az átlagos sűrűsége a napenergia ügy 1400 kg / m 3. Nap belsejében fordulnak elő termonukleáris reakciót a hidrogén héliummá és minden második 4 milliárd. Kg anyag alakul át kisugárzott energia a nap űrbe formájában elektromágneses hullámok különböző hosszúságú.
Napenergia ember használja ősidők óta. Vissza 212 g. n.e.s tömény napfény világította meg a szent tüzet a templomok. A legenda szerint körülbelül ugyanabban az időben, a görög tudós Archimedes felgyújtották a római flotta vitorlát védelme alatt szülővárosában.
Napsugárzás - kimeríthetetlen megújuló tiszta energia.
Felső határa a légkör eléri a Földet évi adatfolyam napenergia mennyisége 5,6 x 10 24 J. A földi légkör tükrözi 35% ez az energia az űrbe, míg a fennmaradó energiamennyiség felhasználásával fűtés a Föld felszínét, párolgás-üledékciklus és képződését hullámok a tenger és óceánok, a levegő és az óceáni áramlatok és a szél.
Az átlagos összege napenergia belépő 1 nap per 1 m 2 a Föld felszínén, ennek időtartama 7,2 MJ / m 2 az észak 21,4 MJ / m 2 a sivatagokban és a trópusokon.
A napenergia lehet alakítani termikus, mechanikus és elektromos energiát alkalmazunk a kémiai és biológiai eljárások. Solar telepítési használják fűtési és hűtési rendszerek lakó- és középületek, ipari folyamatok, előforduló alacsony, közepes és magas hőmérséklet. Hozzá vannak szokva a használati melegvíz előállítására, a sótalanító a tengervíz vagy sós víz, szárítási anyagok és mezőgazdasági termékek, stb Napenergia végezzük egy folyamat a fotoszintézis és a növekedés a növények, vannak különböző fotokémiai folyamatok.
Ismert módszerek termodinamikai átalakulása napenergiát elektromos energiává alapján az a hő motorok ciklus termoelektromos és termoelektromos folyamatok, valamint a közvetlen módszerek fotoelektromos napelem és fotoemissziós transzformációk. A legtöbb gyakorlati alkalmazás kapott fotoelektromos átalakítók és termodinamikai átalakító rendszerek termikus motorok.
Solar energia alakul át villamos napenergia-állomások (PSS), amelynek szánt berendezések gyűjtésére napenergia és alakítása szekvenciális hő- és villamos energiát. A hatékony működéséhez SPP igényel hőtároló és egy automatikus vezérlő rendszer.
Capture és átalakítása napenergia hővé segítségével egy optikai rendszer reflektorok és a vevő bepároljuk napenergia előállításához használt gőz vagy fűtött gáz vagy folyékony fém hűtőfolyadék (munkafolyadék).
Elhelyezése naperőművek a legalkalmasabbak száraz és sivatagi övezetekben.
A felszínen a legnagyobb sivatag a világ a teljes terület 20 millió km 2 (a terület a Szahara 7.000.000. Km 2) évre kap mintegy 5 * október 16 kWh energiát kap. Ha az átalakítás hatásfoka napenergiát villamos energia 10% -a elegendő használni csak 1% -át a sivatagi területek befogadására SES, hogy egy jelenlegi globális energiafogyasztás szintjét.
A fenti példák azt mondták, a termonukleáris reakciók. Mivel többnyire előfordulnak belsejében csillagok, meg kellett, hogy vegye figyelembe a feltételeket ezeket a reakciókat. Ahogy látható, a termonukleáris reakciók az energiaforrás a csillagok, így el lehet képzelni, ez a kimeríthetetlen energiaforrás. Elvégre elég milliárd évig. Ez a tény vezetett számos tudós keresni mesterséges fúziós reakciók a „cső”. Azonban ezek a reakciók egy „súlyos” körülmények között, amelyeket nehéz reprodukálni a laboratóriumban. Az utóbbi években a fejlődő lézeres fúzió.
Tabletta (darab jég) a deutérium és a hidrogén térhatású a könnyen párolgó ágenst és melegítjük lézerrel, ez a szubsztrát elpárolog, és tabletta, D és H, a törvény szerint a lendületmegmaradás összenyomódik. Így, a szükséges feltételek létre. Úgy kezdődik fúziós reakció. Azonban, mint már említettük, a reakció nehezen behatárolható. Bár az ötlet, hogy hozzon létre egy kis „V” otthon tesz bennünket keresnek új utakat ezeket a reakciókat. Figyelemre méltó, hogy a közeljövőben az emberiség képes lesz repülni a szomszédos bolygók és űrhajók szükség lesz egy nagy energiájú, Kojima egy termonukleáris reakciót.
De mindez a jövőben, de most már csak követni a termonukleáris reakciók nem a nap, és megjósolni a viselkedését az utóbbi függően különböző körülmények között.
Megtalálja az összes használt IRODALOM:
1. Alekseev VP Kialakulása az emberiség. Moszkva, 1984.
2. N. Bohr, Atomfizika és emberi megismerés. Moszkva, 1961.
3. Dorfman JG A világ fizika történetében, hiszen a 19. század elején a 20. század közepéig. M. 1979.
4. Kaempfer F. Az útvonal a modern fizika. Moszkva, 1972.
6. Prigogine I. Stengers I. rendet a káosz. M. 1986.