Номер 5, 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 5, страница 318.

5. Какова роль термоядерных реакций в существовании жизни на Земле?

Термоядерные реакции, происходящие в недрах Солнца, играют фундаментальную и незаменимую роль в существовании жизни на Земле. Солнце является нашим главным источником энергии, и эта энергия выделяется именно в результате термоядерного синтеза. Ключевая роль заключается в следующем:

1. Обеспечение светом и теплом. Энергия, излучаемая Солнцем, достигает Земли и поддерживает на ее поверхности температуру, при которой вода может существовать в жидком состоянии. Это является ключевым условием для всех известных форм жизни. Без солнечного тепла Земля была бы ледяной безжизненной планетой.

2. Фотосинтез. Солнечный свет является источником энергии для фотосинтеза — процесса, в ходе которого растения и другие фотосинтезирующие организмы преобразуют световую энергию в химическую. Они создают органические вещества, которые служат основой практически всех пищевых цепей на планете. Кроме того, побочным продуктом фотосинтеза является кислород, необходимый для дыхания большинства живых организмов.

3. Формирование климата. Солнечная энергия управляет атмосферными процессами, океаническими течениями и круговоротом воды в природе. Эти факторы формируют климат и погодные условия, создавая среду, пригодную для существования и развития жизни.

Таким образом, термоядерные реакции на Солнце — это первопричина, которая запускает и поддерживает все биологические и климатические процессы, делающие жизнь на Земле возможной.

Ответ: Термоядерные реакции на Солнце являются основным источником энергии (света и тепла), который обеспечивает необходимые для жизни на Земле условия: поддерживает температуру для существования жидкой воды, делает возможным фотосинтез (основу пищевых цепей и источник кислорода) и формирует климат.

6. Согласно современным представлениям, источником энергии Солнца являются реакции термоядерного синтеза, непрерывно протекающие в его ядре. В условиях чрезвычайно высоких температур (около 15 миллионов кельвинов) и огромного давления легкие атомные ядра (в основном водорода) сливаются, образуя более тяжелые ядра (гелия).

Основным процессом является протон-протонный цикл, в ходе которого четыре ядра водорода (протона, $^1_1H$) в конечном итоге превращаются в одно ядро гелия ($^4_2He$). Суммарное уравнение этого цикла можно записать как:

$4{^1_1}H \rightarrow {^4_2}He + 2e^+ + 2\nu_e + E$

где $e^+$ — позитрон, $\nu_e$ — электронное нейтрино, а $E$ — выделяющаяся энергия.

Ключевой момент заключается в том, что масса получившегося ядра гелия немного меньше, чем суммарная масса четырех исходных протонов. Эта разница масс, называемая дефектом масс ($\Delta m$), не исчезает, а преобразуется в огромное количество энергии в соответствии с формулой эквивалентности массы и энергии Эйнштейна:

$E = \Delta m c^2$

где $c$ — скорость света в вакууме. Поскольку $c$ — очень большая величина, даже незначительное уменьшение массы приводит к выделению гигантского количества энергии. Эта энергия затем излучается с поверхности Солнца в космос.

Ответ: Источником энергии Солнца являются реакции термоядерного синтеза, в ходе которых в его ядре при сверхвысоких температуре и давлении ядра водорода превращаются в ядра гелия. Выделение энергии происходит за счет превращения части массы (дефекта масс) в энергию согласно соотношению $E = \Delta m c^2$.