Каков источник энергии излучения солнца какие изменения с его веществом происходят при этом кратко

Обновлено: 06.07.2024

На солнце происходят простые ядерные реакции в результате которых водород превращается в инертный газ-гелий. При этой химической реакции выделяется огромное количество тепловой энергии. Т. е. реакция экзотермическая (термоядерная), т. е. превращение атомов одного вещества в атомы другого вещества.

На движущийся автомобиль в горизонтальном положении действует сила тяги 1200 н и сила 1кн. Чему равна равнодействующая этих сил?изобразите это на чертеже.

Ускорение по формуле равно частому разности скоростей и времени.разность скоростей здесь равна 72км\ч- 36км\ч = 36км\ч = 10 м\с
ускорение равно 10м\с \ 20 с = 0.5 м\с².

Вопрос по физике:

Какой источник энергии излучения у Солнца? Какие изменения с его веществом происходят при этом?

Трудности с пониманием предмета? Готовишься к экзаменам, ОГЭ или ЕГЭ?

Воспользуйся формой подбора репетитора и занимайся онлайн. Пробный урок - бесплатно!

13.05.2015 16:05
Физика
remove_red_eye 24987
thumb_up 49

Ответы и объяснения 2

Астрономы установили, что в недрах Солнца температура около 20 млн. градусов. В этих условиях происходит сложное превращение самого легкого элемента - водорода - в гелий. При этом выделяется огромное количество атомной энергии, которой вполне достаточно, чтобы обеспечить излучение Солнца. Водорода же на Солнце очень много. Подсчитано, что его хватит еще на десятки миллиардов лет.

Знаете ответ? Поделитесь им!

Как написать хороший ответ?

Чтобы добавить хороший ответ необходимо:

Отвечать достоверно на те вопросы, на которые знаете правильный ответ;
Писать подробно, чтобы ответ был исчерпывающий и не побуждал на дополнительные вопросы к нему;
Писать без грамматических, орфографических и пунктуационных ошибок.

Этого делать не стоит:

Есть сомнения?

Не нашли подходящего ответа на вопрос или ответ отсутствует? Воспользуйтесь поиском по сайту, чтобы найти все ответы на похожие вопросы в разделе Физика.

Трудности с домашними заданиями? Не стесняйтесь попросить о помощи - смело задавайте вопросы!

Физика — область естествознания: естественная наука о простейших и вместе с тем наиболее общих законах природы, о материи, её структуре и движении.

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.

Этот урок будет посвящен более детальному изучению Солнца. Мы рассмотрим, что происходит в недрах нашей звезды, оценим внутренние параметры Солнца, а также его возраст и время жизни.

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, приобретя в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока "Источники энергии и внутреннее строение Солнца"

Там огненны валы стремятся

и не находят берегов,

там вихри пламенны крутятся,

борющись множество веков;

там камни как вода кипят,

горящи там дожди шумят

М.В. Ломоносов

Солнце светит уже более четырех с половиной миллиардов лет, непрерывно выделяя колоссальное количество энергии. Но откуда берётся эта энергия?

Прежде чем начать изучение новой темы, повторим общие сведения о Солнце. Солнце является звездой нашей системы и имеет массу, превосходящую земную примерно в 333 тысячи раз, а радиус Солнца приблизительно в 109 раз больше радиуса Земли.Светимость Солнца, то есть, мощность излучения составляет 3,85 умножить на 10 в двадцать шестой ватт.

Начали изучать атмосферу Солнца и познакомились с её самым плотным и глубоким слоем – фотосферой. Средняя температура фотосферы составляет примерно 6000 К. Фотосфера имеет зернистую структуру – это получило название грануляции. Размеры гранул могут достигать тысяч километров, и эти гранулы непрерывно находятся в движении.

Солнечной активностью называют целый комплекс явлений и процессов, происходящих в солнечной атмосфере в результате образования и распада сильнейших магнитных полей. Солнечная активность характеризуется изменением количества пятен на Солнце, изменением количества протуберанцев, изменением формы солнечной короны, а также изменением количества и мощности вспышек на Солнце.

Как говорилось ранее, фотосфера не пропускает никакие виды излучения из более глубоких слоев Солнца, поэтому о внутреннем строении Солнца можно узнать только с помощью теоретического анализа, то есть использования общих законов физики и опираясь на уже известные характеристики Солнца.

Солнце не расширяется и не сжимается – значит, гравитационному сжатию препятствует внутреннее давление газа. Известно, что давление – это сила на единицу площади. Но давление можно представить и иначе – как объемную плотность энергии.

Именно этим и воспользуемся для расчетов. Энергия гравитационного поля вычисляется по формуле

Эту формулу можно вывести, пользуясь методом размерности, да и через космические скорости – тоже. Чтобы найти давление (то есть плотность энергии), необходимо энергию разделить на объём

Итак, расчеты говорят о том, что давление внутри Солнца составляет порядка

Напомним, что Солнце – это газовый шар, поэтому, можно применить уравнение состояния идеального газа для оценки температуры (конечно, это немного грубый расчет, но он даст представление о порядке температуры в центре Солнца).

Для расчета молярной массы можно опираться на молярную массу водорода и гелия и на процентное соотношение гелия и водорода в составе Солнца. При достаточно точных вычислениях можно убедиться, что для поддержания гидростатического равновесия температура в центре Солнца должна быть примерно 15 миллионов К. Нетрудно определить и плотность вещества в центре – она составляет почти 150 тысяч кг/м 3 (а это более чем в сто раз превышает среднюю плотность Солнца). Это говорит о том, что у Солнца тоже есть ядро. Итак, в центре Солнца находится ядро, в котором протекают термоядерные реакции. Эти реакции получили название водородного цикла (т.к. в результате термоядерного синтеза из водорода образуется гелий и частично воспроизводится водород).

Размеры ядра составляют примерно 30% от радиуса Солнца. Температура за пределами ядра недостаточно высока для протекания термоядерных реакций. Ведь для протекания описанных реакций необходимо слияние ядер водорода, а это возможно только при очень высоких температурах. Дело в том, что для слияния ядер нужно преодолеть кулоновские силы отталкивания, а это возможно только в том случае, если частицы будут обладать огромной кинетической энергией. Итак, два протона вступают в ядерную реакцию, в результате чего образуется тяжелый водород (дейтерий) и испускается позитрон и нейтрино. При этом выделяется энергия, равная 1,4 МэВ. Ядро дейтерия вступает в реакцию с еще одним протоном, образуя . Данная реакция сопровождается испусканием g-кванта и выделением 5,5 МэВ. В результате тех же реакций, другая пара протонов также может образовать ядро . При слиянии двух ядер образуется ядро . Эта реакция сопровождается выделением энергии равной 12,85 МэВ, а также образованием двух ядер водорода. Таким образом, водород частично воспроизводится. Известно, что в результате термоядерных реакций выделяется огромное количество энергии. Эта энергия переносится к поверхности Солнца в два этапа: через зону лучистого переноса и конвективную зону. От ядра до расстояний 0,6-0,7 радиуса Солнца энергия переносится посредством различных излучений. Далее, к поверхности Солнца энергия переносится с помощью конвекции (об этом мы говорили, обсуждая время жизни гранул фотосферы). То есть, условно говоря, более горячие потоки плазмы перемещаются ближе к поверхности Солнца, а менее горячие, погружаются в более глубокие слои конвективной зоны.

Конечно, можно сказать, что чисто теоретические представления о внутреннем строении Солнца могут быть не совсем правильные, и нужно каким-то образом произвести наблюдения. Такие наблюдения действительно существуют, и это заслуга физики элементарных частиц. Если обратить внимание, то помимо излучения в процессе термоядерного синтеза гелия рождаются нейтрино. Нейтрино, в отличие от излучения практически не взаимодействуют с веществом, и уже через 2 секунды покидают поверхность Солнца. Нейтрино двигаются со скоростями, близкими к скорости света, поэтому менее чем через восемь с половиной минут они уже достигают Земли. Для наблюдений и регистрирования солнечных нейтрино был построен специальный нейтринный телескоп. Измеряя энергию тех или иных нейтрино, можно понять, в какой термоядерной реакции оно родилось и, таким образом, подтвердить или опровергнуть теоретические предположения.

Поэтому, можно утверждать, что представления о строении Солнца хорошо подтверждаются экспериментально. Общая и очень упрощенная схема работы нейтринного телескопа такова: в огромном резервуаре содержится приблизительно 50 тысяч тонн очень чистой воды. На поверхности резервуара находится более 11000 фотоумножителей, которые регистрируют появляющиеся импульсы голубого цвета – свидетельство столкновения нейтрино с молекулой воды. В воде находится множество калибровочных устройств, компьютеров и другой электроники, помогающей проанализировать полученные данные.

Итак, источником энергии Солнца (да и других звезд) является ядерная энергия, которая выделяется при протекании термоядерных реакций в ядре Солнца. При водородном цикле из четырех ядер атомов водорода (то есть протонов) образуется ядро атома гелия. При этом испускается два позитрона и два нейтрино, и эта реакция сопровождается выделением энергии. Было установлено, что из одного килограмма водорода образуется 0,99 килограмма гелия. То есть, 0,01 килограмма – это дефект масс. Таким образом, при синтезе каждого килограмма водорода в гелий выделяется энергия примерно равная 900 ТДж. Теперь рассчитаем, насколько хватит энергии Солнца, учитывая то, что Солнце состоит, по меньшей мере, на 70% из водорода, а масса ядра составляет примерно 10% от общей массы. Напомним, что светимость – это мощность излучения, то есть, энергия, выделяемая Солнцем ежесекундно. Если разделить запас энергии на светимость, то получим примерное время жизни Солнца.

Оно составит порядка десяти миллиардов лет.

Основные выводы:

– В центре Солнца находится ядро, которое составляет примерно 10% от общей массы Солнца. В ядре протекают термоядерные реакции, в результате которых выделяется огромная энергия. Эта энергия переносится на поверхность Солнца через зону лучистого переноса и зону конвекции.

– Зона лучистого переноса насыщена радиоактивными излучениями (преимущественно рентгеновским и гамма-излучением), которые переносят энергию на расстояние около нуля целых семи десятых от радиуса Солнца.

– Дальнейший перенос энергии осуществляется конвективными потоками плазмы – это явление подтверждается грануляцией.

– В процессе термоядерных реакций на Солнце рождаются нейтрино, которые менее чем за восемь с половиной минут достигают Земли из-за того, что они почти не взаимодействуют с веществом.

– С помощью нейтринного телескопа ученые могут оценить процессы, происходящие внутри Солнца, а также его внутреннее строение.

– По современным представлениям, время жизни Солнца составляет приблизительно 10 миллиардов лет, в то время, как оно существует чуть более четырех с половиной миллиардов лет.

Читайте также: