Номер 3, страница 218 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Вопросы. § 59. Термоядерный синтез. Глава 7. Физика атомного ядра - номер 3, страница 218.

3. Почему реакции слияния легких ядер называют термоядерными? Какую ядерную реакцию называют термоядерным синтезом?

Почему реакции слияния лёгких ядер называют термоядерными?

Реакции слияния лёгких ядер называют термоядерными из-за условий, необходимых для их протекания. Название происходит от двух слов: «термо» (от греч. θερμός — тёплый, горячий), указывающее на температуру, и «ядерный», указывающее на то, что процесс происходит с атомными ядрами.

Атомные ядра имеют положительный электрический заряд, поэтому они испытывают силы электростатического отталкивания (кулоновские силы), которые мешают им сблизиться. Чтобы произошло слияние, ядра должны преодолеть этот кулоновский барьер. Для этого им необходимо обладать очень большой кинетической энергией, то есть двигаться с огромными скоростями навстречу друг другу.

Высокая кинетическая энергия частиц вещества означает очень высокую температуру. Для запуска и поддержания реакций синтеза требуются температуры в десятки и сотни миллионов градусов Цельсия (или Кельвинов, $10^7 - 10^9$ K). При таких условиях вещество находится в состоянии плазмы. Поскольку эти ядерные реакции инициируются и протекают при сверхвысоких температурах, их и называют термоядерными.

Ответ: Реакции слияния лёгких ядер называют термоядерными, потому что для их осуществления необходимы сверхвысокие температуры (порядка миллионов и сотен миллионов градусов), при которых ядра приобретают достаточную кинетическую энергию для преодоления взаимного электростатического отталкивания.

Какую ядерную реакцию называют термоядерным синтезом?

Термоядерным синтезом называют процесс слияния (объединения) лёгких атомных ядер в одно более тяжёлое ядро, происходящий при экстремально высоких температурах и давлении. Этот процесс сопровождается выделением огромного количества энергии.

Энергия выделяется за счёт того, что масса конечного, более тяжёлого ядра, оказывается меньше суммы масс исходных лёгких ядер. Эта разница масс, называемая дефектом масс ($\Delta m$), преобразуется в энергию согласно уравнению Эйнштейна: $E = \Delta m c^2$, где $c$ — скорость света.

Классическим примером реакции термоядерного синтеза, который является основным источником энергии Солнца и других звёзд, а также рассматривается как основа для будущей энергетики, является слияние изотопов водорода (дейтерия и трития) с образованием гелия и нейтрона: $$ _1^2\text{H} + _1^3\text{H} \rightarrow _2^4\text{He} + _0^1\text{n} $$

Ответ: Термоядерным синтезом называют реакцию слияния лёгких атомных ядер в более тяжёлые, которая протекает при сверхвысоких температурах и сопровождается высвобождением большого количества энергии.