Πώς τα ατόμων υδρογόνου που τερμάτισαν σε ήλιο κάνουν ενέργεια;
τα βασικά
* σύντηξη: Η διαδικασία δύο ή περισσότερων ατομικών πυρήνων που συνδυάζονται για να σχηματίσουν έναν ή περισσότερους διαφορετικούς ατομικούς πυρήνες και υποατομικά σωματίδια (νετρόνια ή πρωτόνια).
* υδρογόνο: Το απλούστερο στοιχείο, με ένα πρωτόνιο και ένα ηλεκτρόνιο.
* ήλιο: Το δεύτερο απλούστερο στοιχείο, με δύο πρωτόνια και δύο νετρόνια.
Η διαδικασία
1. ακραίες συνθήκες: Η σύντηξη απαιτεί απίστευτα υψηλές θερμοκρασίες (εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου) και πιέσεις, όπως αυτές που βρίσκονται στον πυρήνα των αστεριών.
2. Οι πυρήνες υδρογόνου (πρωτόνια) έχουν θετικές χρεώσεις και φυσικά απωθούν ο ένας τον άλλον. Η ακραία θερμότητα τους δίνει αρκετή ενέργεια για να ξεπεράσει αυτή την απόρριψη και να πλησιάσει αρκετά για να συγχωνευθεί.
3. Αντιδράσεις σύντηξης: Η πιο συνηθισμένη αντίδραση σύντηξης στα αστέρια είναι:
* αλυσίδα πρωτονίων-πρωτόνης:
* Δύο πρωτόνια συγκρούονται, σχηματίζοντας έναν πυρήνα του δευτερίου (ένα πρωτόνιο και ένα νετρονόμο) και απελευθερώνοντας ένα ποζιτρόνιο (ένα θετικά φορτισμένο ηλεκτρόνιο) και ένα νετρίνο.
* Ο πυρήνας του δευτερίου στη συνέχεια συγκρούεται με ένα άλλο πρωτόνιο, σχηματίζοντας έναν πυρήνα ηλίου-3 (δύο πρωτόνια και ένα νετρόνιο) και απελευθερώνοντας μια ακτίνα γάμμα (φωτόνιο υψηλής ενέργειας).
* Τέλος, δύο πυρήνες ηλίου-3 συγκρούονται, παράγοντας έναν πυρήνα ηλίου-4 (δύο πρωτόνια και δύο νετρόνια), απελευθερώνοντας δύο πρωτόνια.
απελευθέρωση ενέργειας
* ισοδυναμία μαζικής ενέργειας: Η διάσημη εξίσωση του Einstein E =MC² μας λέει ότι η μάζα και η ενέργεια είναι εναλλάξιμα.
* μάζα: Η συνολική μάζα των δύο πυρήνων ηλίου-3 στο τελικό βήμα είναι ελαφρώς μικρότερη από τη μάζα του πυρήνα ηλίου-4 και των δύο πρωτονίων. Αυτή η διαφορά στη μάζα μετατρέπεται σε μια τεράστια ποσότητα ενέργειας.
* Ενεργειακές μορφές: Η ενέργεια που απελευθερώνεται από τη σύντηξη παίρνει διάφορες μορφές, συμπεριλαμβανομένου:
* Κινητική ενέργεια: Ο νεοσυσταθέν πυρήνας ηλίου και άλλα σωματίδια κινούνται σε υψηλές ταχύτητες.
* ακτίνες γάμμα: Φωτόνια υψηλής ενέργειας που απελευθερώθηκαν κατά τη διάρκεια της διαδικασίας.
* Neutrinos: Τα υποατομικά σωματίδια που αλληλεπιδρούν πολύ ασθενώς με την ύλη.
Περίληψη
Στην ουσία, η σύντηξη υδρογόνου δημιουργεί ενέργεια επειδή η μάζα του πυρήνα του ηλίου-4 είναι μικρότερη από τη συνδυασμένη μάζα των τεσσάρων πρωτονίων που πήγαν στο να το κάνουν. Αυτή η μάζα "λείπει" μετατρέπεται σε ενέργεια σύμφωνα με το e =mc². Αυτή η ενέργεια εξουσιάζει τα αστέρια και μας παρέχει το φως και τη ζεστασιά που βιώνουμε.
