Номер 1, страница 88 - гдз по физике 9 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 4. Строение атома и атомного ядра. Использование энергии атомных ядер. Самостоятельные работы. СР-67. Термоядерная реакция. Вариант 1 - номер 1, страница 88.

Условие.

1. При каких температурах возможно протекание термоядерной реакции? Ответ поясните.

Решение.

1. Термоядерные реакции, представляющие собой слияние легких атомных ядер в более тяжелые, возможны при сверхвысоких температурах — порядка десятков и сотен миллионов Кельвинов ($10^7$ – $10^8$ К и выше).

Это объясняется тем, что атомные ядра несут положительный электрический заряд и, следовательно, отталкиваются друг от друга. Эта сила электростатического отталкивания, известная как кулоновский барьер, препятствует их сближению. Чтобы преодолеть этот барьер, ядра должны обладать очень большой кинетической энергией.

Согласно молекулярно-кинетической теории, температура вещества является мерой средней кинетической энергии его частиц. При нагревании вещества до миллионов градусов оно переходит в состояние плазмы, в которой ядра движутся с огромными скоростями. При такой высокой температуре кинетическая энергия некоторых сталкивающихся ядер оказывается достаточной для преодоления кулоновского барьера.

Когда ядра сближаются на очень малое расстояние (порядка $10^{-15}$ м), в действие вступают мощные, но короткодействующие сильные ядерные силы притяжения. Они во много раз превосходят силы отталкивания и объединяют ядра в новое, более тяжелое ядро. Этот процесс синтеза сопровождается выделением огромного количества энергии.

Таким образом, сверхвысокая температура является ключевым условием для запуска и поддержания термоядерной реакции.

Ответ: Термоядерные реакции возможны при температурах порядка десятков и сотен миллионов Кельвинов ($10^7 - 10^8$ К). Такие высокие температуры необходимы, чтобы сообщить легким атомным ядрам кинетическую энергию, достаточную для преодоления их взаимного кулоновского отталкивания и сближения на расстояние, на котором начинают действовать сильные ядерные силы, приводящие к их слиянию.