Номер 1, страница 318 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Ответь на вопросы. § 67. Термоядерная реакция. Глава 4. Строение атома и атомного ядра. Использование энергии атомных ядер - номер 1, страница 318.

1. Какую реакцию называют термоядерной? Приведите пример реакции.

Какую реакцию называют термоядерной? Приведите пример реакции.

Термоядерной реакцией (или реакцией ядерного синтеза) называют процесс слияния лёгких атомных ядер в более тяжёлые, который происходит при очень высоких температурах (порядка $10^7 \text{ К}$ и выше) и сопровождается выделением огромного количества энергии. Название "термоядерная" подчёркивает, что для преодоления электростатического отталкивания между положительно заряженными ядрами им необходимо сообщить большую кинетическую энергию, что достигается за счёт нагрева вещества до сверхвысоких температур.

Пример термоядерной реакции – слияние ядер изотопов водорода, дейтерия ($_{1}^{2}\text{H}$) и трития ($_{1}^{3}\text{H}$), с образованием ядра гелия ($_{2}^{4}\text{He}$) и нейтрона ($_{0}^{1}\text{n}$). Уравнение реакции:

$$_{1}^{2}\text{H} + _{1}^{3}\text{H} \rightarrow _{2}^{4}\text{He} + _{0}^{1}\text{n} + 17,6 \text{ МэВ}$$

Эта реакция является одной из самых перспективных для использования в управляемом термоядерном синтезе.

Ответ: Термоядерная реакция — это реакция слияния лёгких атомных ядер в более тяжёлые при сверхвысоких температурах, сопровождающаяся выделением энергии. Пример: $_{1}^{2}\text{H} + _{1}^{3}\text{H} \rightarrow _{2}^{4}\text{He} + _{0}^{1}\text{n} + 17,6 \text{ МэВ}$.

2. Почему протекание термоядерных реакций возможно только при очень высоких температурах?

Протекание термоядерных реакций возможно только при очень высоких температурах по следующей причине. Атомные ядра заряжены положительно и, согласно закону Кулона, испытывают взаимное электростатическое отталкивание (кулоновский барьер). Это отталкивание препятствует их сближению на расстояние, где начинают действовать ядерные силы.

Ядерные силы, которые способны связать нуклоны в новое, более тяжёлое ядро, являются короткодействующими – они проявляются только на очень малых расстояниях, порядка $10^{-15} \text{ м}$. Чтобы преодолеть кулоновский барьер и сблизить ядра на такое расстояние, они должны обладать огромной кинетической энергией.

Высокая температура вещества как раз и означает большую среднюю кинетическую энергию составляющих его частиц. При температурах в десятки и сотни миллионов кельвинов вещество переходит в состояние плазмы, а ядра движутся с такими огромными скоростями, что их кинетической энергии становится достаточно для преодоления сил электростатического отталкивания при столкновении. Это и создает условия для их слияния.

Ответ: Протекание термоядерных реакций возможно только при очень высоких температурах, так как только при таких условиях атомные ядра приобретают достаточную кинетическую энергию для преодоления сил электростатического отталкивания (кулоновского барьера) и сближения на расстояние, на котором начинают действовать короткодействующие ядерные силы, вызывающие слияние ядер.