The teacher discusses with the students what processes in the Sun arise.
The Sun emits energy which originates from a nuclear fusionnuclear fusionnuclear fusion process. The fusion occurs deep inside the core of the Sun. Inside this core the temperature reaches more than 15000000 K. Every second, 600 million tons of hydrogenhydrogenhydrogen converts into heliumheliumhelium and enormous energy is released.
The specific type of fusion that occurs inside of the Sun is known as proton‑proton fusion.
The process starts with collisions of protons. These protons are the nuclei of hydrogenhydrogenhydrogen. In a series of steps these protons turn into helium. The mass of helium is less than the mass of colliding protons and according to the principle of mass‑energy equivalence in the fusion energy is released. The resulting energy is radiated out from the core of the Sun and distributes across the Solar SystemSolar SystemSolar System.
Proton‑proton chain reaction occurs in several steps:
1. Two pairs of protons fuse and two deuterons are formed.
2. Each deuteron collides with an additional proton to form helium .
3. Two heliumheliumhelium nuclei fuse to create a helium and two protons.
[Interactive graphics]
In proton‑proton chain two neutrinos, two positrons and gamma rays are released.
[Illustration 1]
The reactions involved in the proton‑proton chainproton‑proton chainproton‑proton chain are following:
The students calculate the released energy in the fusion of proton and deuteron.
Task 1
Calculate the energy released in the proton‑deuteron step of proton‑proton chain. The deuteron mass is 3,343583772 ∙ 10Indeks górny -27-27 kg and the mass of proton is 1,6726219 ∙ 10Indeks górny -27-27 kg. Use exact values of the speed of light c = 299792458 . The relation between electronovolt and joule is following: 1 eV = 1,6021766208 ∙ 10Indeks górny -19-19 J. Compare your result with the information you have already read.
In the proton‑proton fusion in the Sun, known as proton‑proton chainproton‑proton chainproton‑proton chain, protons in a series of steps turn into heliumheliumhelium. In this fusion tremendous amounts of energy are released.
Selected words and expressions used in the lesson plan
Średni czas zachodzenia pierwszego etapu cyklu protonowego jest wyjątkowo długi. Jądro wodoru potrzebuje średnio 10Indeks górny 99 lat na oddziaływanie z innym jądrem, aby zainicjalizować cykl. Następny etap jest bardzo krótki i średnio trwa około 1 s. W końcowych etapach cyklu jądro helu potrzebuje około 400 lat, by wyprodukować końcowe jądro helu .
Szybkość zachodzenia cyklu protonowego jest bardzo mała, ale wciąż wystarczająca do wytworzenia ogromnej ilości energii ze względu na olbrzymią liczbę atomów wodoru w jądrze Słońca.
m8e00e48be1926666_1527752256679_0
R1HsPcbzNUR5K1
Oblicz energię uwolnioną podczas reakcji syntezy protonu z deuterem w cyklu protonowym. Masa deuteru wynosi 5,00826 ∙ 10Indeks górny -27-27 kg, a masa protonu wynosi 1,6726219 ∙ 10Indeks górny -27-27 kg. Użyj dokładnych wartości prędkości światła c = 299792458 . Zależność między elektronowo‑woltami i dżulem jest następująca: 1eV = 1,6021766208 ∙ 10Indeks górny -19-19 J Porównaj wyniki z informacjami, które już przeczytałeś.
m8e00e48be1926666_1528449000663_0
Reakcje termojądrowe na Słońcu
m8e00e48be1926666_1528449084556_0
Trzeci
m8e00e48be1926666_1528449076687_0
XI. Fizyka jądrowa. Uczeń:
11) opisuje reakcję termojądrową przemiany wodoru w hel zachodzącą w gwiazdach.
m8e00e48be1926666_1528449068082_0
45 minut
m8e00e48be1926666_1528449523725_0
Opisuje reakcję termojądrową przemiany wodoru w hel zachodzącą w gwiazdach.
m8e00e48be1926666_1528449552113_0
1. Wyjaśnia, jakie reakcje należą do cyklu protonowego.
2. Oblicza energię uwolnioną podczas syntezy jądrowej.
m8e00e48be1926666_1528450430307_0
Uczeń:
- wyjaśnia reakcję termojądrową przemiany wodoru w hel,
- oblicza energię uwolnioną podczas syntezy jądrowej.
m8e00e48be1926666_1528449534267_0
1. Dyskusja.
2. Analiza tekstu.
m8e00e48be1926666_1528449514617_0
1. Praca indywidualna.
2. Praca grupowa.
m8e00e48be1926666_1528450135461_0
m8e00e48be1926666_1528450127855_0
Nauczyciel prosi uczniów o przypomnienie, czym jest synteza jądrowa.
Czym jest synteza jądrowa?
m8e00e48be1926666_1528446435040_0
Nauczyciel omawia z uczniami, jakie procesy zachodzą w Słońcu.
Słońce emituje energię, która pochodzi z procesu syntezy jądrowej. Synteza zachodzi głęboko w jądrze Słońca. Wewnątrz tego jądra temperatura sięga ponad 15 000 000 K. Co sekundę 600 milionów ton wodoru zamienia się w hel i uwalniana jest olbrzymia energia.
Specyficzny typ reakcji syntezy, który występuje wewnątrz Słońca, jest nazywany syntezą protonową.
Cykl protonowy
Proces rozpoczyna się od zderzenia protonów. Te protony są jądrami wodoru. W szeregu następujących po sobie pojedynczych reakcji protony zamieniają się w hel. Masa helu jest mniejsza niż masa zderzających się protonów i zgodnie z zasadą równoważności masy i energii podczas reakcji syntezy zostaje uwolniona energia. Uzyskana energia jest wypromieniowana z jądra Słońca i rozprzestrzenia się poprzez cały Układ Słoneczny.
Cykl protonowy odbywa się w kilku etapach:
1. Dwie pary protonów ulegają syntezie tworząc dwa deuterony.
2. Każdy deuteron zderza się z dodatkowym protonem tworząc hel .
3. Dwa jądra helu ulegają syntezie tworząc hel i dwa protony.
[Grafika interaktywna]
W cyklu protonowym uwalniane są dwa neutrina, dwa pozytony i promieniowanie gamma.
[Ilustracja 1]
Reakcje biorące udział w cyklu protonowym są następujące:
Uczniowie obliczają energię uwolnioną w reakcji syntezy protonu i deuteronu.
Polecenie 1
Oblicz energię uwolnioną podczas reakcji syntezy protonu z deuterem w cyklu protonowym. Masa deuteru wynosi 3,343583772 ∙ 10Indeks górny -27-27 kg, a masa protonu wynosi 1,6726219 ∙ 10Indeks górny -27-27 kg. Użyj dokładnych wartości prędkości światła c = 299792458 . Zależność między elektronowoltem i dżulem jest następująca: 1 eV = 1,6021766208 ∙ 10Indeks górny -19-19 J. Porównaj wyniki z informacjami, które już przeczytałeś.
Czas reakcji
Średni czas zachodzenia pierwszego etapu cyklu protonowego jest wyjątkowo długi. Jądro wodoru potrzebuje średnio 10Indeks górny 99 lat na oddziaływanie z innym jądrem, aby zainicjalizować cykl. Następny etap jest bardzo krótki i średnio trwa około 1 s. W końcowych etapach cyklu jądro helu potrzebuje około 400 lat, by wyprodukować końcowe jądro helu .
Szybkość zachodzenia cyklu protonowego jest bardzo mała, ale wciąż wystarczająca do wytworzenia ogromnej ilości energii ze względu na olbrzymią liczbę atomów wodoru w jądrze Słońca.
m8e00e48be1926666_1528450119332_0
Podczas reakcji syntezy protonów występującej w Słońcu, nazywanej cyklem protonowym, protony w ciągu następujących po sobie reakcji zamieniają się w hel. W tej reakcji syntezy uwalniane są ogromne ilości energii.