Номер 4, страница 117 - гдз по физике 9 класс учебник Кабардин

4. Что такое термоядерные реакции?

4. Что такое термоядерные реакции?

Термоядерные реакции, или реакции ядерного синтеза, — это процесс слияния лёгких атомных ядер в более тяжёлые, который происходит при сверхвысоких температурах (порядка десятков и сотен миллионов градусов) и давлениях. Такие реакции сопровождаются выделением огромного количества энергии.

Причиной выделения энергии является так называемый дефект масс. Сумма масс исходных ядер, вступающих в реакцию, оказывается больше массы образующегося нового ядра. Эта "исчезнувшая" разница масс $\Delta m$ не пропадает, а превращается в энергию $\text{E}$ в соответствии со знаменитым соотношением Эйнштейна: $E = \Delta m c^2$, где $\text{c}$ — скорость света. Поскольку квадрат скорости света является колоссальной величиной, даже незначительное уменьшение массы приводит к высвобождению гигантского количества энергии.

Чтобы лёгкие, положительно заряженные ядра смогли слиться, им необходимо преодолеть кулоновский барьер — силы электростатического отталкивания. Для этого ядра должны обладать очень большой кинетической энергией, что достигается именно за счёт нагрева вещества до сверхвысоких температур. При таких температурах вещество находится в состоянии плазмы — полностью или частично ионизированного газа, состоящего из атомных ядер и свободных электронов.

Классическим примером термоядерных реакций являются процессы, протекающие в недрах Солнца и других звёзд, где водород превращается в гелий. Одной из наиболее перспективных для управляемого синтеза на Земле является реакция слияния изотопов водорода — дейтерия (${}_1^2\text{H}$) и трития (${}_1^3\text{H}$):

${}_1^2\text{H} + {}_1^3\text{H} \rightarrow {}_2^4\text{He} + n + 17,6 \text{ МэВ}$

В ходе этой реакции образуется ядро гелия (${}_2^4\text{He}$), нейтрон ($\text{n}$) и выделяется энергия 17,6 МэВ (мегаэлектронвольт). Эта энергия в миллионы раз превосходит энергию, выделяемую в химических реакциях (например, при сжигании ископаемого топлива).

Термоядерные реакции лежат в основе не только энергии звёзд, но и действия термоядерного (водородного) оружия. Основной мирной целью исследований в этой области является создание установок для управляемого термоядерного синтеза, которые могли бы обеспечить человечество практически неисчерпаемым, безопасным и экологически чистым источником энергии.

Ответ: Термоядерные реакции — это реакции слияния лёгких атомных ядер (например, изотопов водорода) в более тяжёлые, протекающие при сверхвысоких температурах (миллионы градусов) и давлениях. Процесс сопровождается выделением огромного количества энергии за счёт превращения части массы исходных ядер в энергию ($E = \Delta m c^2$). Эти реакции являются источником энергии звёзд и рассматриваются как перспективный источник энергии на Земле (управляемый термоядерный синтез).