Film samouczek

Dlaczego temperatura wpływa na wydajność reakcji termojądrowych?

Polecenie 1

Wykorzystaj przygotowane pole i zapisz odpowiedź na tytułowe pytanie.

Obejrzyj następnie film samouczek i przekonaj się, czy w Twojej odpowiedzi zostały uwzględnione wszystkie czynniki występujące w zjawisku tunelowym. Nie przejmuj się, jeśli pierwszy raz w ogóle słyszysz o tym zjawisku - nie jest ono ujęte w obowiązkowym programie szkolnym.

Zapoznaj się następnie z alternatywną ścieżką lektorską i przekonaj się, czy w Twojej odpowiedzi zostały uwzględnione wszystkie czynniki występujące w zjawisku tunelowym. Nie przejmuj się, jeśli pierwszy raz w ogóle słyszysz o tym zjawisku - nie jest ono ujęte w obowiązkowym programie szkolnym.

R1LIXatlcxlSl

Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

Polecenie 2

Oblicz wysokość bariery energii potencjalnej elektrostatycznego odpychania przy zbliżaniu do siebie dwóch protonów na odległość $r = d = 10^{- 15} m$ . Odszukaj stosowne wyrażenie w samouczku i wyraź wynik w megaelektronowoltach. Przyjmij wartości stałych:

k = 9 \cdot 10^{9} \frac{N m^{2}}{C^{2}}; q_{1} = q_{2} = 1 e = 1, 6 \cdot 10^{- 19} C

E_{p} = k \cdot \frac{q_{1} \cdot q_{2}}{r} = 9 \cdot 10^{9} \cdot \frac{{(1, 6 \cdot 10^{- 19})}^{2}}{10^{- 15}} J \approx 2, 3 \cdot 10^{- 13} J \approx 1, 4 MeV

W obliczeniu uwzględniono, że $1 MeV = 1, 6 \cdot 10^{- 13} J$ .

Polecenie 3

W ostatniej scenie filmu samouczka pokazano schematycznie trzy reakcje termojądrowe. Z każdą z nich wiążemy barierę energii potencjalnej, oznaczmy je:

W ostatniej kwestii poruszonej w samouczku przytoczono trzy reakcje termojądrowe. Z każdą z nich wiążemy barierę energii potencjalnej, oznaczmy je:

EIndeks dolny p1 dla reakcji syntezy deuteru z dwóch protonów;
EIndeks dolny p2 dla reakcji syntezy jądra Indeks górny 3He z protonu i deuteru;
EIndeks dolny p3 dla reakcji syntezy jądra Indeks górny 4He z dwóch jąder Indeks górny 3He;

RDzNOhrPuRpH2

Przyjmij, że wysokości każdej z barier obliczamy dla tej samej odległości d pomiędzy substratami reakcji. Wskaż właściwe porównanie tych wysokości:

E_p1 = E_p2 = E_p3
E_p1 < E_p2 < E_p3
E_p1 < E_p2; E_p2 = E_p3
E_p1 = E_p2; E_p2 < E_p3
E_p1 > E_p2 > E_p3

Polecenie 4

Oblicz wartość średniej energii kinetycznej protonów, w warunkach przedstawionych w samouczku; wynik wyraź w kiloelektronowoltach. Odszukaj stosowne wyrażenie i przyjmij wartość stałej Boltzmanna:

k_{B} = 1, 38 \cdot 10^{- 23} \frac{J}{K}

E_{k ś r} = \frac{3}{2} k_{B} T = 1, 5 \cdot 1, 38 \cdot 10^{- 23} \cdot 10^{7} J \approx 2, 1 \cdot 10^{- 16} J \approx 1, 3 keV

W obliczeniu uwzględniono, że $1 keV = 1, 6 \cdot 10^{- 16} J$ .

Przeczytaj

Sprawdź się

Dlaczego temperatura wpływa na wydajność reakcji termojądrowych?