Die Anwendung der Bindungsenergie veranschaulicht die Kernfusion in Sternen, da die Erzeugung von Sternenergie durch den Kernfusionsprozess verursacht wird.
Der Unterschied in der Bindungsenergie zwischen den leichteren Atomkernen führt durch deren Vereinigung zum Kernspaltungsprozess. Dabei kommt es entweder zur Absorption oder Freisetzung von Energie, und Sterne besitzen Energie hauptsächlich aufgrund von Fusion. Basierend auf dieser Theorie wird in diesem Beitrag ein kurzer Hinweis auf die Kernfusion in Sternen und ihre Folgen gegeben.
Was ist Kernfusion in Sternen?
Die Vereinigung von mehr als zwei leichteren Kernen zu einem einzigen schweren Kern wird als Fusion bezeichnet. Eine Studie sagt voraus, dass der Kern der Sterne aus leichteren Kernen besteht, die bereit sind, sich zu verbinden.
Die Sterne bestehen in ihrem Kern aus einer großen Menge Wasserstoff, und die Wasserstoffkerne verbinden sich zu einem Deuteriumkern. Die so entstandenen Deuteriumkerne verschmolzen zu einem Heliumkern. Die kombinierte Masse des Heliumkerns ist geringer als die ursprüngliche Masse der Wasserstoffkerne, wodurch ein Massenunterschied entsteht, der zur Freisetzung einer bestimmten Energiemenge führt. Die Gesamtreaktion zusammen wird Kernfusion in Sternen genannt.
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- Dieser Kernfusion ermächtigt die Sonne und andere Sterne leuchten und strahlen Energie aus.
- Kernfusion initiiert die Erzeugung von Supernovae.
- Auch die Kernfusion in Sternen gibt Aufschluss, um die Lebensdauer der Sterne abzuschätzen.
Was löst Kernfusion in Sternen aus?
Wir wissen, dass der Kern des Sterns Wasserstoff und Helium in großen Mengen enthält. Die Fülle dieser leichteren Kerne löst die Kernfusion in Sternen aus.
Die Wasserstoff- und Heliumkerne sind wie eine riesige Gaswolke sehr dicht in den Sternen gepackt. Eine Schwerkraft schrumpft die Wolke bei einer sehr hohen Temperatur. Die Wasserstoffkerne verschmelzen, um einen Heliumkern zu manifestieren, wenn die Temperatur auf einen ausreichenden Betrag ansteigt. Die Heliumkerne bilden auch eine dichte Wolke, sodass ein gewisser Druck ausgeübt wird, um die Kernfusion einzuleiten, die in Sternen als thermonukleare Fusionsreaktion bezeichnet wird.
Um die Verschmelzung von Wasserstoffkernen zu initiieren, muss eine Temperatur von etwa 15 Millionen Grad erforderlich sein.
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Kernfusion in der Sternengleichung
Da der Stern im Anfangsstadium nur aus Wasserstoff in seinem Kern besteht, findet im Anfangsstadium nur der Proton-Proton-Reaktionszyklus statt.
H+H→D+β++ν bei Q = 1.44 MeV
Q ist der Wert der Positronenvernichtung durch ein Elektron im Stern.
Die Deuterium-Deuterium-Reaktion findet nicht statt, weil noch eine große Menge an Wasserstoffkernen für den Fusionsprozess übrig ist; Somit wird Deuterium mit dem für die Fusionsreaktion verfügbaren Wasserstoffkern fusioniert.
H+D→3He+γ; Q = 5.49 MeV
Das so entstandene Heliumisotop verbindet sich mit einem anderen Heliumisotop zu normalem Helium und Wasserstoff.
3Er +3Er→4He+2H; Q = 12.8 MeV.
Die obigen Gleichungen sagen das Ganze voraus Prozess der Kernfusion in Sternen.
Schritte der Kernfusion in Sternen
Drei Hauptschritte führen die Kernfusion in Sternen durch; das Proton des Wasserstoffs ist das für den Prozess verfügbare Grundteilchen.
- Zunächst verschmelzen zwei Protonen aus dem Wasserstoff miteinander. In den meisten Fällen brechen die verschmolzenen Protonen auseinander, aber manchmal wandelt sich das Proton selbst durch schwache Kernwechselwirkung in ein Neutron um, das für die Bildung von Positron und Neutrino bestimmt ist. Dadurch entsteht im Inneren des Sterns ein Protonen-Neutronen-Schmerz, der dazu bestimmt ist, Deuterium zu produzieren.
- Es existiert ein drittes Proton, das für die Fusion verfügbar ist. Dieses Proton kollidiert mit dem Deuterium, um ein Helium-3-Isotop zu bilden. Daneben werden auch im Inneren der Sterne Gammastrahlen erzeugt. Die dabei freigesetzten Gammastrahlen treten aus dem Kern aus und werden in Form von Licht freigesetzt.
- Alle durch die Fusionsreaktion erzeugten Helium-3-Isotope kollidieren miteinander, um gewöhnliches Helium zu bilden, und dabei werden auch zwei Protonen in Form von Wasserstoff freigesetzt.
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Vor der Bildung von Helium aus der Fusion von Helium-3-Kernen werden Beryllium-6-Kerne erzeugt, die ziemlich instabil sind. Somit durchläuft Be-6 einen Zersetzungsprozess, um einen stabilen Helium-4-Kern zu ergeben. Der Helium-4-Kern hat eine geringere Masse als die ursprüngliche Masse des 4-Protons, die auf der Fusionsreaktion bestand. Dieser Massenunterschied wird als Wärme und Licht freigesetzt.
Die Energie, die durch den Fusionsprozess in Sternen freigesetzt wird, muss viele Schichten durchqueren, um in den Weltraum zu gelangen.
Was wird durch Kernfusion in Sternen freigesetzt?
Das Auftreten von Kernfusion in Sternen induziert Energie, die aus dem Kern in Form von Wärme oder Licht oder manchmal einem anderen Kern freigesetzt wird. Man sagt also, dass die Kernspaltung in Sternen praktisch alle Elemente freisetzt.
Wenn die Wasserstoffkerne den Proton-Proton-Zyklus induzieren, wird Deuterium zusammen mit β freigesetzt+ Teilchen mit einer bestimmten Energie. Wenn Deuterium mit einem Proton fusioniert, werden ein Heliumisotop und Gammastrahlen freigesetzt. Nach der Reaktion der Heliumisotope miteinander werden Helium-4 und Wasserstoffkerne freigesetzt. Dies sind die Hauptprodukte, die während der Kernfusion in Sternen freigesetzt werden.
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Einige Subatomkerne wie Positron und Neutrino werden freigesetzt. Einige der Elemente wie Lithium, Beryllium, Stickstoff und Kohlenstoff werden auch als Nebenprodukt der Reaktion freigesetzt. Am Ende der Leuchtphase wird das Sterneneisen freigesetzt und steht für weitere Fusionsreaktionen zur Verfügung. Die Herstellung von Elementen aus Kernfusion wird quasi genannt „Nukleosynthese.“
Einige interessante Fakten über die Kernfusion in Sternen
- Die Kernfusion ist die Hauptquelle der Sternenergie; Diese Theorie besteht darauf, eine Kontraktionshypothese bezüglich der Ursache der Rotation des Sterns aufzustellen. Es besagt, dass die Rotationsgeschwindigkeit durch die Erhaltung des Drehimpulses in Sternen gekennzeichnet ist. Aber einige Beobachtungen zur Sternenergie widerlegen die Vorhersage der Hypothese.
- Die Erhaltung von Materie zu Energie in Sternen bietet einen Weg, um die Theorie zu erklären, wie eine kleine Menge Materie eine große Energiemenge erzeugen kann, die von Einstein gegeben wurde.
- In einer kürzlich durchgeführten Studie ist die berechnete kombinierte Masse von Helium in Sternen 0.8 % geringer als die Masse von 4-Protonen, die die Fusion zu Helium initiiert haben. Dies zeigt, dass bereits ein kleiner Unterschied in der Masse enorme Energie freisetzen kann.
- Besteht ein Stern nur zu 5 % aus fusionsfähigem Wasserstoff, reicht es aus, genügend Energie in Form von Wärme und Licht freizusetzen.
Oft gestellte Frage
Welche wichtige Bedeutung hat die Kernfusion in Sternen?
Kernfusion ist Sterne erklären den Ursprung eines Sterns und die Leuchtkraft und Lebensdauer des Sterns. Es ist die Hauptbedeutung der Kernfusionsreaktion in Sternen.
Die Kernfusion in Sternen zeigt auch den Ursprung und das Vorkommen anderer Elemente der Natur. Die Kernfusion trägt dazu bei, die hohe Temperatur des inneren Kerns des Sterns aufrechtzuerhalten, was außerdem dazu neigt, die Fusion zu verhindern.
Beeinflussen andere Elemente, die bei Kernfusionsreaktionen in Sternen freigesetzt werden, die weitere Fusion?
Wenn andere Elemente, die während des Fusionsprozesses erzeugt werden, ebenfalls beteiligt sind, würde es weiter beeinflusst werden. Aber diese Situation tritt nie auf.
Da die Kernfusion in Sternen Gammastrahlen freisetzt, die die anderen erzeugten Elemente zerstören; somit gleicht es andere Elemente aus, die nicht am Prozess beteiligt sind. In einigen Fällen zerfällt das so während der Reaktion erzeugte Element, um die für den Fusionsprozess erforderlichen Protonen und Neutronen zu ergeben.
Hört die Kernfusion in Sternen auf?
Solange Helium-4 am inneren Kern der Sterne entsteht, hört die Fusionsreaktion nicht auf.
Angenommen, die Produktion von Helium-4 im inneren Kern hört auf, dann ist kein Proton mehr verfügbar, um eine weitere Fusionsreaktion auszulösen. In diesem Moment stoppt die Kernfusion in Sternen, was zum Kollaps von Sternen führt, die als Weißer Zwerg bezeichnet werden.
Beinhaltet die Schwerkraft Kernfusion in Sternen?
Ja, die Beteiligung der Schwerkraft spielt eine entscheidende Rolle beim Fusionsprozess in den Sternen.
In der Anfangsphase, wenn zwei Protonen zur Verschmelzung bereit sind, komprimiert die Schwerkraft den inneren Kern, so dass die Temperatur des Kerns hoch wird und eine Umgebung für den Fusionsprozess geschaffen wird. Und auch die nach innen gerichtete Anziehungskraft der Schwerkraft gleicht sich aus, um die durch die Fusion freigesetzte Energie nach außen zu drücken, bis sie den äußeren Kern des Sterns erreicht.
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