1. Почему на Солнце и других звездах возможно протекание термоядерных реакций? Как и почему создаются условия для этого?
2. Почему Солнце называют самовозобновляемым ядерным реактором?
3. Рассмотрите реакцию водородного цикла на Солнце и объясните, чем вызван дефект массы Солнца, какова его величина, каковы последствия?
4. Какова роль термоядерного синтеза на Солнце в существовании жизни на Земле?
5. Каковы перспективы Солнца как звезды по исчерпанию водорода и образованию гелия?
6. Какие реакторы более безопасны в случае аварии – ядерные или термоядерные? Ответ пояснить.
7. Почему закон радиоактивного распада носит статистический характер?
8. Период полураспада вещества массой 640 мг составляет три месяца. Сколько ядер распадется через 0,5 месяца?

1. В недрах Солнца очень высоки температура — около \(15\) млн \(^{\circ}\mathrm{C}\) — и давление. Они создаются огромной силой притяжения вещества Солнца. При таких условиях ядра водорода движутся очень быстро, сближаются и могут соединяться: идёт термоядерный синтез.

2. Солнце называют самовозобновляемым ядерным реактором, потому что энергия в нём постоянно выделяется при превращении водорода в гелий. Топливо находится в его недрах, а сила тяжести поддерживает нужные температуру и давление.

3. В водородном цикле четыре ядра водорода превращаются в ядро гелия. Масса получившегося гелия меньше суммы масс исходных ядер примерно на \(0{,}7\%\). Эта разность называется дефектом массы и превращается в энергию по формуле \(E = mc^2\). Из-за этого масса Солнца постепенно уменьшается, а оно излучает свет и тепло.

4. Термоядерный синтез даёт Земле энергию Солнца: свет и тепло. Благодаря ему поддерживаются подходящая температура, круговорот воды, фотосинтез растений и большинство условий для жизни.

5. Когда водород в ядре Солнца значительно исчерпается, там будет накапливаться гелий. Примерно через \(5\) млрд лет Солнце расширится и станет красным гигантом, затем сбросит внешние оболочки. Его ядро превратится в белый карлик.

6. Термоядерный реактор потенциально безопаснее при аварии. Для синтеза нужны очень высокие температура и давление; при нарушении условий реакция прекращается. В ядерном реакторе возможна цепная реакция, перегрев и выброс радиоактивных веществ.

7. Радиоактивный распад статистический, потому что нельзя предсказать момент распада отдельного ядра. Но для большого числа одинаковых ядер можно точно определить среднюю скорость распада и период полураспада.

8. За \(0{,}5\) месяца распадётся доля вещества:

\[1 - 2^{-0{,}5/3} \approx 0{,}109.\]

Значит, распадётся примерно \(10{,}9\%\) исходных ядер, что соответствует массе около \(69{,}8\) мг. Чтобы найти точное число ядер, не хватает данных о веществе, то есть его молярной массе.

0 0 Пожаловаться