ТърсиУченик? Влез с код30 дни безплатноБезплатно
Класове
Начален етап
Прогимназиален етап
Гимназиален етап
Всички игриНВО и матуриЦениСтатииВидеоЗа родителиЗа училищаВход за учителиУченик? Влез с код
Физика и астрономия · 10 клас · урок 1 от 4

Ядрен синтез в звездите

Звездите светят, защото в ядрата им протича термоядрен синтез. В Слънцето при температура около 15 милиона K водородът се превръща в хелий: четири протона дават едно ядро хелий-4, а около 0,7% от масата се превръща в енергия. Масивните звезди синтезират и по-тежки елементи, но само до желязото, защото ядрата около желязото са най-силно свързани. Елементите, по-тежки от желязото, като златото, се образуват при експлозии на свръхнови и сливане на неутронни звезди.

Играйте само този урок:Вярно или невярноТаблоБомбаНадбягванеОтборен тест А/Б/В/ГГорещ стол

Работен лист за печат

Какво да запомним

  • Протон-протонен цикъл: 4 1H → 4He + енергия.
  • Температурата в ядрото на Слънцето е около 15 милиона K.
  • Около 0,7% от масата на водорода се превръща в енергия.
  • Синтезът в звездите стига най-много до желязото.
  • Масата на Слънцето намалява с около 4 милиона тона в секунда (Δm = P/c2).

Пример

При мощност 3,8·1026 W Слънцето губи всяка секунда маса Δm = 3,8·1026/(9·1016) ≈ 4·109 kg.

Проверете се: 15 въпроса

Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението.

  1. Какъв процес протича в ядрото на Слънцето и е източник на енергията му?
    • Делене на уран
    • Горене на въглерод в кислород
    • Радиоактивен разпад на радий
    • Превръщане на водород в хелий

    Отговор: Синтез на хелий от водород

    Четири протона чрез поредица реакции дават ядро на хелий-4.

  2. Каква е приблизително температурата в ядрото на Слънцето?
    • ≈ 15 милиона K
    • ≈ 6000 K
    • ≈ 1 милион K
    • ≈ 1 милиард K

    Отговор: ≈ 15 милиона K

    Такава температура позволява протоните да преодолеят отблъскването.

  3. Слънцето излъчва мощност около 3,8·1026 W. С колко килограма намалява масата му всяка секунда?
    • ≈ 4·1018 kg
    • ≈ 1,3·1018 kg
    • ≈ 4·109 kg
    • ≈ 4·103 kg

    Отговор: ≈ 4·109 kg (около 4 милиона тона)

    Δm = P/c2 = 3,8·1026/9·1016 ≈ 4,2·109 kg.

  4. До кой елемент най-много може да стигне синтезът в ядрата на масивните звезди?
    • До хелия
    • До урана
    • До желязото
    • До въглерода

    Отговор: До желязото

    Синтезът на по-тежки от желязото ядра не освобождава, а поглъща енергия.

  5. Къде са се образували повечето елементи, по-тежки от желязото, например златото?
    • При експлозии на свръхнови и сливане на неутронни звезди
    • При Големия взрив
    • В ядрото на Слънцето
    • В земната кора

    Отговор: При свръхнови и сливане на неутронни звезди

    Там има огромен поток от неутрони, които бързо се захващат от ядрата.

  6. Кой химичен елемент е най-разпространен в Слънцето?
    • Хелий
    • Водород
    • Кислород
    • Желязо

    Отговор: Водород

    Около три четвърти от масата на Слънцето е водород, а около една четвърт е хелий.

  7. Колко протона общо се превръщат в едно ядро хелий-4 при протон-протонния цикъл?
    • 2
    • 3
    • 4
    • 6

    Отговор: 4

    Крайният резултат на цикъла е 4 протона → ядро хелий-4 + 2 позитрона + 2 неутрино + енергия.

  8. Каква част от масата на водорода се превръща в енергия при синтеза на хелий?
    • около 0,7%
    • около 7%
    • около 50%
    • около 0,007%

    Отговор: около 0,7%

    Масата на ядрото хелий-4 е с около 0,7% по-малка от масата на четирите протона; разликата се отделя като енергия.

  9. Защо термоядреният синтез изисква много висока температура?
    • За да се изпари водородът
    • За да преодолеят ядрата електричното си отблъскване
    • За да се разпаднат неутроните
    • За да се стопи веществото

    Отговор: За да преодолеят ядрата електричното си отблъскване

    Ядрата са положително заредени и се отблъскват; само при милиони келвини те се сближават достатъчно, за да подействат ядрените сили.

  10. Защо синтезът в звездите не отделя енергия след желязото?
    • Желязото е магнитно
    • Желязото е твърдо дори в ядрото
    • Желязото е най-тежкият елемент
    • Ядрата около желязото имат най-голяма енергия на връзка на нуклон

    Отговор: Ядрата около желязото имат най-голяма енергия на връзка на нуклон

    Около желязото специфичната енергия на връзка е максимална, затова сливането на по-тежки ядра поглъща енергия.

  11. Кой химичен елемент се образува при синтеза на водород в Слънцето?
    • Желязо
    • Хелий
    • Кислород
    • Уран

    Отговор: Хелий

    В протон-протонния цикъл четири ядра на водорода образуват едно ядро хелий-4.

  12. В коя част на Слънцето протича термоядреният синтез?
    • В короната
    • На повърхността
    • В ядрото
    • В слънчевите петна

    Отговор: В ядрото

    Само в ядрото температурата и плътността са достатъчни за синтеза.

  13. Какъв синтез започва в ядрото на звезда, след като водородът там се изчерпа?
    • Желязо в злато
    • Хелий във водород
    • Въглерод във водород
    • Хелий във въглерод

    Отговор: Хелий във въглерод

    След изчерпване на водорода ядрото се свива и нагрява и започва синтез на хелий във въглерод.

  14. Колко енергия се отделя при превръщането на 1 kg водород в хелий, ако 0,7% от масата става енергия?
    • ≈ 6,3·1014 J
    • ≈ 9·1016 J
    • ≈ 6,3·1012 J
    • ≈ 2,1·108 J

    Отговор: ≈ 6,3·1014 J

    Δm = 0,007 kg, E = Δm·c2 = 0,007·9·1016 ≈ 6,3·1014 J.

  15. Слънцето губи около 4·109 kg маса в секунда, а масата му е 2·1030 kg. Каква част от масата си ще загуби за 10 милиарда години (≈ 3·1017 s)?
    • ≈ 6%
    • ≈ 0,06%
    • ≈ 60%
    • ≈ 0,6%

    Отговор: ≈ 0,06%

    Загубата е 4·109·3·1017 ≈ 1,2·1027 kg, т.е. 1,2·1027/2·1030 ≈ 0,06%.