Что является источником энергии солнца термоядерные реакции синтеза легких ядер
Энергия Солнца за счет термоядерных реакций
Термоядерная реакция происходит когда из более лёгких элементов образуются тяжелые. Это явление может произойти только при высоком давлении и температуре как на Солнце.
Много было гипотез появления энергии от солнца начиная от бомбардировки метеоритами, сжатия элементов до распада тяжелых элементов как при ядерном делении.
Самая верная оказалась гипотеза высказанная в 1935 году американским астрофизиком Ханс Альбрехт Бете: источником солнечной энергии может быть термоядерные реакции на Солнце превращения водорода в гелий. За это Бете получил Нобелевскую премию в 1967 году.
Солнце – совершенный термоядерный реактор
В то же время в природе существует уже пять миллиардов лет совершенный термоядерный реактор — Солнце.
В ядре звезды в том числе и как наше Солнце происходит огромное количество реакций. Во время каждой реакции количество частиц понижается. Это вызывает понижение давления в ядре звезды, так как давление пропорционально количеству частиц. Внешняя оболочка звезды сдавливает гелиевое ядро, которое нагревается, подобно тому, как нагревается сдавливаемый воздух в воздушном насосе. Но в то время, как тепло возникает за счет энергии наших мускулов, тепло в ядре звезды возникает за счет гравитационной энергии.
Горячее ядро нагревает слой водорода, покрывающий его. При температуре свыше 7 миллионов градусов по Кельвину водород начинает превращаться в гелий.
Характеристики превращения
Считается, что термоядерные реакции на солнце совершенные по следующим причинам:
Солнце
1. Солнце вращается вокруг своей оси
А) в направлении движения планет вокруг него
Б) против направления движения планет
В) оно не вращается
Г) вращаются только его отдельные части
2. Расстояние от Земли до Солнца называется
А) световым годом
Б) парсеком
В) астрономическая единица Г) годичный параллакс
А) равно суммарной массе планет солнечной системы Б) больше суммарной массы планет
В) меньше суммарной массы планет
Г) этот вопрос некорректен, так как масса Солнца постоянно изменяется
4. Температура на поверхности Солнца примерно равна
А) 30000 С
Б) 30000 К В) 60000 С
Г) 60000 К
5. Что является источником энергии Солнца
А) Термоядерные реакции синтеза лёгких ядер Б) Ядерные реакции химических элементов
В). Химические реакции
6. К какому классу звезд относится Солнце?
А) сверхгигант.
Б) желтый карлик.
В) белый карлик.
Г) красный гигант.
7. Самым распространенным элементом на Солнце является
А) гелий
Б) водород
В) гелия и водорода примерно поровну
Г) этот вопрос не имеет смысла, так как Солнце – это плазма
8. Какие наблюдения подтвердили протекание термоядерных реакций синтеза гелия из водорода в солнечном ядре?
А) Наблюдение солнечного ветра Б) Наблюдение солнечных пятен
В) Наблюдение рентгеновского излучения Солнца.
Г) Наблюдение потока солнечных нейтрино.
9.Распределите солнечные слои, начиная с внешнего
А) фотосфера
Б) корона
В) хромосфера
Г) ядро
Д) протуберанцы
10. Видимая поверхность Солнца называется
А) хромосфера Б) фотосфера В)корона
11. Как называются постоянные образования в фотосфере
А) спикулы
Б) гранулы
в) протуберанцы
12. Где образуются протуберанцы?
А) в хромосфере
Б) в фотосфере
В) в солнечной короне Д) в ядре
13. Грануляция на Солнце объясняется
А) теплопроводностью Б) конвекцией В) излучением перенос энергии
14. Какими способами осуществляется перенос энергии из недр Солнца наружу
А) Теплопроводностью
Б) Теплопередачей
В) конвекцией
Д) излучением
15. К солнечному излучению не относятся
А) тепловое излучение Б) солнечная радиация В) радиоволны
Г) магнитное излучение Д) электромагнитное излучение
16. Обладает ли Солнце магнитным полем?
А) да
Б) нет
В) нет однозначного ответа
17. Какие явления на Земле связаны с солнечной активностью?
А) магнитные бури, землетрясения, увеличение техногенных катастроф
Б) полярные сияния, ураганы, смерчи, землетрясения
В) полярные сияния, магнитные бури, повышение ионизации верхних слоев атмосферы
18. При каких процессах на Солнце происходят корпускулярные потоки и космические лучи?
А) при солнечном ветре Б) при конвекционном движении
В) при хромосферных вспышках
Тест по астрономии Солнце
Онлайн-конференция
«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
С
олнце
1. Солнце вращается вокруг своей оси
А) в направлении движения планет вокруг него Б) против направления движения планет
В) оно не вращается Г) вращаются только его отдельные части
2. Расстояние от Земли до Солнца называется
А) световым годом Б) парсеком В) астрономическая единица Г) годичный параллакс
А) равно суммарной массе планет солнечной системы Б) больше суммарной массы планет
В) меньше суммарной массы планет Г) этот вопрос некорректен, так как масса Солнца постоянно изменяется
4. Температура на поверхности Солнца примерно равна
А) 3000 0 С Б) 3000 0 К В) 6000 0 С Г) 6000 0 К
5. Что является источником энергии Солнца
А) Термоядерные реакции синтеза лёгких ядер Б) Ядерные реакции химических элементов
В). Химические реакции
6. К какому классу звезд относится Солнце?
А) сверхгигант. Б) желтый карлик. В) белый карлик. Г) красный гигант.
7. Самым распространенным элементом на Солнце является
А) гелий Б) водород В) гелия и водорода примерно поровну
Г) этот вопрос не имеет смысла, так как Солнце – это плазма
8. Какие наблюдения подтвердили протекание термоядерных реакций синтеза гелия из водорода в солнечном ядре?
А) Наблюдение солнечного ветра Б) Наблюдение солнечных пятен
В) Наблюдение рентгеновского излучения Солнца. Г) Наблюдение потока солнечных нейтрино.
9. Распределите солнечные слои, начиная с внешнего
А) фотосфера Б) корона В) хромосфера Г) ядро Д) протуберанцы
10. Видимая поверхность Солнца называется
А) хромосфера Б) фотосфера В)корона
11. Как называются постоянные образования в фотосфере
А) спикулы Б) гранулы в) протуберанцы
12. Где образуются протуберанцы?
А) в хромосфере Б) в фотосфере В) в солнечной короне Д) в ядре
13. Грануляция на Солнце объясняется
А) теплопроводностью Б) конвекцией В) излучением перенос энергии
14. Какими способами осуществляется перенос энергии из недр Солнца наружу
А) Теплопроводностью Б) Теплопередачей В) конвекцией Д) излучением
15. К солнечному излучению не относятся
А) тепловое излучение Б) солнечная радиация В) радиоволны
Г) магнитное излучение Д) электромагнитное излучение
16. Обладает ли Солнце магнитным полем?
А) да Б) нет В) нет однозначного ответа
17. Какие явления на Земле связаны с солнечной активностью?
А) магнитные бури, землетрясения, увеличение техногенных катастроф
Б) полярные сияния, ураганы, смерчи, землетрясения
В) полярные сияния, магнитные бури, повышение ионизации верхних слоев атмосферы
18. При каких процессах на Солнце происходят корпускулярные потоки и космические лучи?
А) при солнечном ветре Б) при конвекционном движении В) при хромосферных вспышках
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
Тест по астрономии на тему «Солнце. Строение Солнца» к любому УМК для учащихся 10-11 класс. Имеет начальный или средний уровень сложности, содержит типовые вопросы для общего развития. Предназначен для учащихся, имеющих склонность к гуманитарным предметам и не собирающихся сдавать физику в форме ЕГЭ. Может использоваться в качестве текущего контроля.
Номер материала: ДБ-412172
Не нашли то что искали?
Вам будут интересны эти курсы:
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.
Пик использования смартфонов приходится на 16 лет
Время чтения: 1 минута
Рособрнадзор объявил сроки и формат ЕГЭ
Время чтения: 1 минута
В России утвердили новый порядок формирования федерального перечня учебников
Время чтения: 1 минута
Учителям предлагают 1,5 миллиона рублей за переезд в Златоуст
Время чтения: 1 минута
Онлайн-конференция о профориентации и перспективах рынка труда
Время чтения: 3 минуты
НИУ ВШЭ откроет первую в России магистратуру по управлению низкоуглеродным развитием
Время чтения: 2 минуты
Подарочные сертификаты
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.
Термоядерная реакция. Источники энергии Солнца и звезд
Урок 57. Физика 9 класс
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока «Термоядерная реакция. Источники энергии Солнца и звезд»
«Надежда на быстрое решение проблемы
управляемого термоядерного синтеза —
то же, что надежда грешника попасть
в рай, минуя чистилище…»
Лев Андреевич Арцимович
В данной теме речь пойдёт о термоядерных реакциях иисточниках энергии Солнца и звезд.
Известно, что в середине 20 века возникла проблема поиска новых источников энергии. В связи с этим внимание ученых привлекли термоядерные реакции.
Термоядерная реакция — это реакция синтеза легких ядер в более тяжелые ядра.
Для ее осуществления необходимо, чтобы исходные нуклоны или легкие ядра сблизились до расстояний, равных или меньших радиуса сферы действия ядерных сил притяжения (т.е. до расстояний порядка 10 –15 м). Такому взаимному сближению ядер препятствуют кулоновские силы отталкивания, действующие между положительно заряженными ядрами. Для возникновения реакции синтеза необходимо нагреть вещество большой плотности до сверхвысоких температур (порядка сотен миллионов кельвин), чтобы кинетическая энергия теплового движения ядер оказалась достаточной для преодоления кулоновских сил отталкивания. При таких температурах вещество существует в виде плазмы. Поскольку синтез может происходить только при очень высоких температурах, то ядерные реакции синтеза и получили название термоядерных реакций (от греческого«Терма» — тепло, жар).
На примере урана ранее было показано, что при деление тяжелых ядер может выделяться энергия. В случае с легкими ядрами энергия может выделяться при обратном процессе — при их синтезе. Причем реакция синтеза легких ядер энергетически более выгодна, чем реакция деления тяжелых (если сравнивать выделившуюся энергию, приходящуюся на один нуклон).
Таким образом, в термоядерных реакциях выделяется огромная энергия. Например, в реакции синтеза дейтерия с образованием 
выделяется 3,2 МэВ. В реакции синтеза дейтерия с образованием трития выделяется порядка 4 МэВ, а в реакции синтеза дейтерия и трития выделяется около17,6 МэВ энергии.
Особенно большое практическое значение имеет тот факт, что при термоядерных реакциях на каждый нуклон выделяется значительно большая энергия, чем при цепных ядерных реакциях. Например, при синтезе ядер гелия из ядер водорода на один нуклон выделяется энергия, порядка 6 МэВ, в то время как при делении ядра U-235 на один нуклон выделяется энергия всего лишь порядка 0,9 МэВ.
Самоподдерживающиеся термоядерные реакции происходят в недрах звезд (в том числе Солнца) и играют важнейшую роль в существовании и развитии Вселенной.
Этот метод используют в установках типа «Токамак», впервые созданных в Институте атомной энергии имени Курчатова.
В таких установках плазму создают в тороидальной камере, являющейся вторичной обмоткой мощного импульсного трансформатора. Его первичная обмотка подключена к батарее конденсаторов очень большой емкости, камеру заполняют дейтерием.
При разряде батареи конденсаторов через первичную обмотку в тороидальной камере возбуждается вихревое электрическое поле, вызывающее ионизацию дейтерия и появление в нем мощного импульса электрического тока, что приводит к сильному нагреванию газа и образованию высокотемпературной плазмы, в которой может возникнуть термоядерная реакция. Главная трудность заключается в том, чтобы удержать плазму внутри камеры в течение от 0,1 до 1 секунды без ее контакта со стенками камеры, поскольку не существует материалов, способных выдерживать столь высокие температуры. Эту трудность удается частично преодолеть с помощью тороидального магнитного поля, в котором находится камера. Под действием магнитных сил плазма скручивается в шнур и как бы «висит» на линиях индукции магнитного поля, не касаясь стенок камеры. Однако плазма в магнитном поле очень неустойчива и плазменный шнур распадается прежде, чем удается нагреть плазму до нужной температуры.
Пока удалось получать плазму с температурой 1,3×10 7 К и удерживать ее в течение 60 — 80 мс на установке «Токамак-10». Для увеличения продолжительности существования управляемой термоядерной реакции необходимо увеличивать размеры установки, поэтому в настоящее время строится новая большая установка «Токамак-20».
Хотя уже сейчас,говорят, что группе китайских ученых удалось стабилизировать плазму на рекордные 30 секунд. Осуществить это позволило усовершенствование токамака EAST в городе Хэфей, который и использовался для эксперимента.
Использование установок типа «Токамак» (в которых для получения и нагревания плазмы используется мощный электрический разряд, а для удержания плазмы магнитное поле) является одним из возможных путей осуществления управляемых термоядерных реакций, другим путем достижения этой цели является лазерный термоядерный синтез. Сущность такого метода состоит в следующем. Замороженную смесь дейтерия и трития, приготовленную в виде шариков диаметром менее 1 мм, равномерно облучают со всех сторон мощным лазерным излучением. Это приводит к нагреванию и испарению вещества с поверхности шариков. При этом давление внутри шариков возрастает до величин порядка 10 15 Па. Под действием такого давления происходят увеличение плотности и сильное нагревание вещества в центральной части шариков и начинается термоядерная реакция.
В настоящее время во многих странах мира ведутся интенсивные работы по осуществлению управляемой термоядерной реакции. Имеются обоснованные предположения, что эта проблема будет решена в течение ближайших 20 лет.
Термоядерные реакции играют важную роль в эволюции Вселенной, в частности в преобразованиях химических веществ в ней.
Благодаря термоядерным реакциям, протекающим в недрах Солнца, выделяется энергия, дающий жизнь обитателям Земли. Солнце излучает в пространство свет и тепло уже почти 4,6 миллиарда лет.
Естественно, что во все времена ученых интересовал вопрос о том, что является топливом, за счет которого на Солнце вырабатывается огромное количество энергии в течении столь длительного времени. На этот счет существовали разные гипотезы. Одна из них заключалась в том, что энергия на Солнце выделяется в результате химической реакции горения. Но в этом случае, как показывают расчеты, Солнце могло бы просуществовать всего несколько тысяч лет, что противоречит действительности.
Оригинальная гипотеза была выдвинута в середине ХIХ в. Она состояла в том, что увеличение внутренней энергии и соответствующее повышение температуры Солнца происходит за счет уменьшения его потенциальной энергии при гравитационном сжатии. Она тоже оказалась несостоятельной, так как вэтом случае срок жизни Солнца увеличивается до миллионов лет, но не до миллиардов.
Предположение о том, что выделение энергии на Солнце происходит в результате протекания на нем термоядерных реакций, было высказано в 1939 г. американским физиком Хансом Бете. Именно за это Бете получил Нобелевскую премию в 1967 году.
Им же был предложен так называемый водородный цикл, т. е. цепочка из трех термоядерных реакций, приводящая к образованию гелия из водорода.
Чтобы получилось два ядра необходимые для третьей реакции, первые две должны произойти дважды.
Известно, что в соответствии с формулой
с уменьшением внутренней энергии тела уменьшается и его масса. Чтобы представить, какое колоссальное количество энергии теряет Солнце в результате превращения водорода в гелий, достаточно знать, что масса Солнца ежесекундно уменьшается на несколько миллионов тонн.
Но, несмотря на потери, запасов водорода на Солнце должно хватить еще на 5 — 6 миллиардов лет. Между тем, в недрах Солнца к этому времени уже произойдут существенные изменения. В центре весь водород уже будет исчерпан. Центральная область Солнца целиком будет заполнена гелием. В центре не происходит ядерных реакций, поскольку весь водород уже выгорел, а для превращения гелия в углерод температура слишком мала. Только на поверхности этого гелиевого шара, там, где гелий граничит со слоем, богатым водородом, еще происходит сгорание водорода. Постепенно выгорает и этот водород, а радиус гелиевой сферы в центре Солнца увеличивается.
Через 13 миллиардов лет размеры Солнца станут примерно в 100 раз больше, чем сегодня, а светимость увеличится в 2000 раз. В то же время температура поверхности существенно снизится. Она будет составлять всего 4000 градусов, т. е. на 1800 градусов меньше, чем теперь.
Но нас это уже не спасет. К тому времени океаны на Земле давно уже испарятся, а под палящими лучами Солнца будет даже плавиться свинец. Земля превратиться в горячую печь, на которой уже не сможет существовать жизнь. Над безжизненной поверхностью Земли будет светить гигантский красный солнечный шар размером в полнеба.
Когда температура центральной части Солнца достигнет 100 000 000 градусов, начнет сгорать и гелий, превращаясь в тяжелые элементы, и Солнце вступит в стадию сложных циклов сжатия и расширения. На последней стадии эта звезда потеряет внешнюю оболочку, центральное ядро будет иметь очень большую плотность и размеры, как у Земли. Пройдет еще несколько миллиардов лет, и Солнце остынет, превратившись в белый, а затем, и в черный карлик.
– Термоядерная реакция — это реакция синтеза легких ядер в более тяжелые ядра.
– Плазма — это частично или полностью ионизированный газ, образованный из нейтральных атомов и заряженных частиц.
– Самоподдерживающиеся термоядерные реакции происходят в недрах звезд и играют важнейшую роль в существовании и развитии Вселенной.
– Если бы в земных условиях была возможность осуществлять легко управляемые термоядерные реакции, человечества получило бы практически неисчерпаемый источник энергии.
Тест с ответами: “Солнце”
1. В основном Солнце состоит из:
а) водорода +
б) гелия
в) углерода
2. Какая из перечисленных миссий занимается изучением Солнца:
а) Kepler
б) SOHO +
в) MESSENGER
3. Какая доля от общей массы Солнечной системы содержится в Солнце:
а) 75,67%
б) 49,32%
в) 99,87% +
4. Что такое «солнечный ветер»:
а) поток ионизированных частиц, распространяющийся до границ гелиосферы +
б) последняя внешняя оболочка Солнца
в) выброс вещества из солнечной короны
5. Последним этапом жизненного цикла Солнца является:
а) Нейтронная звезда
б) Красный гигант
в) Белый карлик +
6. Цикл солнечной активности составляет примерно:
а) 28 лет
б) 11 лет +
в) 5 лет
7. Возраст Солнца составляет примерно:
а) 3 миллиарда лет
б) 7,2 миллиарда лет
в) 4,5 миллиарда лет +
8. Чему равна мера длины «астрономическая единица»:
а) расстоянию от Солнца до Земли +
б) расстоянию от Солнца до Венеры
в) расстоянию от Солнца до Меркурия
9. К какому типу звезд по спектральной классификации относится Солнце:
а) Белый карлик
б) Красный гигант
в) Желтый карлик +
10. В какой области Млечного Пути располагается Солнце:
а) Рукав Персея
б) Рукав Ориона +
в) Горизонт событий
11. Один из аргументов, почему современные астрономы пристально изучают Солнце:
а) источник энергии +
б) источник топлива
в) другие звезды не поддаются изучению
12. Один из аргументов, почему современные астрономы пристально изучают Солнце:
а) вторая по расстоянию звезда
б) единственная близкая звезда +
в) другие звезды не поддаются изучению
13. Один из аргументов, почему современные астрономы пристально изучают Солнце:
а) влияет на атмосферу Земли, климат, погоду, энергетические коммуникации и системы связи +
б) не влияет на атмосферу Земли, климат, погоду, энергетические коммуникации и системы связи
в) источник топлива
14. Расстояние от Земли до Солнца-это такая единица:
а) космическая
б) солнечная
в) астрономическая +
15. В фотосфере яркая область, окружающая солнечное пятно, которая появляется на спектрогелиограмме:
а) флоккул +
б) протуберанцы
в) вспышка
16. Светлые фотосферные пятна, которые выглядят как рисовые зёрна:
а) протуберанцы
б) гранулы +
в) флоккулы
17. Тёмные, относительно холодные области на яркой фотосфере:
а) вспышки
б) гранулы
в) пятна +
18. Массы яркого газа, как пламя, поднимающиеся на сотни тысяч километров над нимбом Солнца:
а) флоккулы
б) протуберанцы +
в) пятна
19. Огромные, короткоживущие, взрывчатые выбросы света и вещества:
а) гранулы
б) протуберанцы
в) вспышки +
20. При каких процессах на Солнце происходят корпускулярные потоки и космические лучи:
а) при солнечном ветре
б) при хромосферных вспышках +
в) при конвекционном движении
21. Какое явление на Земле связано с солнечной активностью:
а) полярные сияния +
б) ураганы
в) землетрясения
22. Какое явление на Земле связано с солнечной активностью:
а) увеличение техногенных катастроф
б) магнитные бури +
в) смерчи
23. Какое явление на Земле связано с солнечной активностью:
а) землетрясения
б) понижение ионизации верхних слоев атмосферы
в) повышение ионизации верхних слоев атмосферы +
24. Обладает ли Солнце магнитным полем:
а) нет
б) да +
в) не изучено
25. К солнечному излучению не относится:
а) солнечная радиация
б) тепловое излучение
в) магнитное излучение +
26. Каким способом осуществляется перенос энергии из недр Солнца наружу:
а) теплопередачей
б) конвекцией +
в) излучением
27. Грануляция на Солнце объясняется:
а) конвекцией +
б) теплопроводностью
в) излучением переноса энергии
28. Где образуются протуберанцы:
а) в хромосфере
б) в ядре
в) в солнечной короне +
29. Видимая поверхность Солнца называется:
а) фотосфера +
б) корона
в) хромосфера
30. Что является источником энергии Солнца:
а) ядерные реакции химических элементов
б) термоядерные реакции синтеза лёгких ядер +
в) химические реакции