Номер 1, страница 290 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

1. Какую реакцию называют термоядерной? Приведите пример реакции.

1. Какую реакцию называют термоядерной? Приведите пример реакции.

Термоядерной реакцией (или реакцией термоядерного синтеза) называют процесс слияния легких атомных ядер в более тяжелые, который происходит при чрезвычайно высоких температурах (порядка десятков и сотен миллионов градусов) и высоком давлении. Эти реакции сопровождаются выделением колоссального количества энергии. Название подчеркивает, что для запуска и поддержания реакции необходима высокая температура (термо-), при которой вещество переходит в состояние плазмы — ионизированного газа, состоящего из ядер и свободных электронов.

Классическим и одним из наиболее перспективных для управляемого синтеза примеров является реакция слияния ядер изотопов водорода — дейтерия ($D$ или $_1^2H$) и трития ($T$ или $_1^3H$):

$_1^2H + _1^3H \rightarrow _2^4He + _0^1n$

В результате этой реакции образуется ядро гелия (альфа-частица) и свободный нейтрон.

Ответ: Термоядерная реакция — это реакция слияния легких атомных ядер в более тяжелые, происходящая при сверхвысоких температурах. Пример реакции: слияние дейтерия и трития $_1^2H + _1^3H \rightarrow _2^4He + _0^1n$.

2. Почему протекание термоядерных реакций возможно только...

...при очень высоких температурах. Это связано с необходимостью преодолеть силы электростатического отталкивания, действующие между атомными ядрами.

Атомные ядра состоят из положительно заряженных протонов и электрически нейтральных нейтронов, поэтому каждое ядро имеет положительный электрический заряд. Согласно закону Кулона, одноименно заряженные тела отталкиваются друг от друга. Эта сила отталкивания, называемая кулоновским барьером, препятствует сближению ядер.

Для того чтобы ядра слились, они должны подойти друг к другу на очень близкое расстояние (около $10^{-15}$ м), где начинают действовать мощные, но короткодействующие ядерные силы притяжения. Только эти силы способны "склеить" нуклоны в новое, более тяжелое ядро.

Чтобы преодолеть кулоновский барьер, ядра должны обладать очень большой кинетической энергией. Согласно молекулярно-кинетической теории, средняя кинетическая энергия частиц напрямую связана с температурой вещества. Следовательно, только при сверхвысоких температурах (миллионы и сотни миллионов кельвинов) ядра движутся с такими огромными скоростями, что их кинетической энергии становится достаточно для преодоления взаимного отталкивания и вступления в реакцию синтеза.

Ответ: Протекание термоядерных реакций возможно только при сверхвысоких температурах, так как только в этих условиях атомные ядра приобретают достаточную кинетическую энергию для преодоления сил взаимного электростатического отталкивания (кулоновского барьера) и сближения на расстояние действия ядерных сил, что необходимо для их слияния.