Ответьте на вопросы, страница 233 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

1. Почему в звездах происходят термоядерные реакции?

Как защитить себя от радиоактивного излучения?

1. Почему в звездах происходят термоядерные реакции?

Термоядерные реакции в звездах происходят благодаря уникальному сочетанию колоссальной массы, гравитации и, как следствие, экстремальных условий в их недрах. Этот процесс можно описать в несколько этапов:

1. Гравитационное сжатие: Звезда формируется из гигантского облака газа и пыли (в основном водорода), которое сжимается под действием собственной гравитации. По мере сжатия потенциальная энергия гравитации переходит в кинетическую энергию частиц, что приводит к разогреву вещества.
2. Формирование плазмы: В ядре будущей звезды температура и давление достигают колоссальных значений — миллионы градусов Цельсия и сотни миллиардов атмосфер. При таких условиях атомы теряют свои электроны, и вещество превращается в плазму — горячую смесь положительно заряженных атомных ядер и свободных электронов.
3. Преодоление кулоновского барьера: Ядра атомов, будучи положительно заряженными, отталкиваются друг от друга (кулоновское отталкивание). Однако в раскаленной плазме звездного ядра они движутся с огромными скоростями. Их кинетической энергии становится достаточно, чтобы преодолеть силу отталкивания и сблизиться на расстояние, где начинают действовать ядерные силы.
4. Ядерный синтез: На сверхмалых расстояниях (порядка $10^{-15}$ м) в игру вступает сильное ядерное взаимодействие. Оно гораздо мощнее электростатического отталкивания и связывает ядра вместе, образуя более тяжелые элементы. В звездах, подобных Солнцу, в основном происходит синтез гелия из ядер водорода (протонов).
5. Выделение энергии: Масса образовавшегося в результате синтеза ядра (например, гелия) оказывается немного меньше, чем суммарная масса исходных ядер (водорода). Эта разница масс, называемая дефектом масс, превращается в огромное количество энергии согласно знаменитой формуле Эйнштейна $E = \Delta m c^2$, где $\Delta m$ — дефект масс, а $c$ — скорость света.

Выделяющаяся энергия создает огромное внутреннее давление, которое направлено наружу и уравновешивает гравитационные силы, стремящиеся сжать звезду. Этот баланс, называемый гидростатическим равновесием, позволяет звезде стабильно существовать и светить миллиарды лет.

Ответ: Термоядерные реакции в звездах происходят из-за того, что огромная гравитация создает в их ядрах сверхвысокие температуру и давление. В этих условиях вещество превращается в плазму, где ядра водорода обладают достаточной энергией, чтобы преодолеть взаимное отталкивание и слиться в ядра гелия, высвобождая при этом колоссальное количество энергии.

2. Как защитить себя от радиоактивного излучения?

Защита от радиоактивного излучения основывается на трех фундаментальных принципах: защита временем, защита расстоянием и защита экранированием. Выбор и эффективность мер зависят от типа и интенсивности излучения.

• Защита временем: Чем меньше времени человек проводит в поле действия ионизирующего излучения, тем меньшую дозу он получает. Основная мера — максимально сократить время пребывания вблизи источника радиации.
• Защита расстоянием: Интенсивность излучения от точечного источника убывает пропорционально квадрату расстояния до него (закон обратных квадратов, $I \propto 1/r^2$). Это означает, что при увеличении расстояния от источника в 2 раза, интенсивность излучения уменьшится в 4 раза. Поэтому необходимо максимально удалиться от источника радиации.
• Защита экранированием (барьерами): Между человеком и источником излучения можно разместить барьер из поглощающего материала, который будет ослаблять или полностью блокировать излучение. Выбор материала экрана зависит от вида излучения:
  • Альфа-излучение (α): Представляет собой поток ядер гелия. Обладает низкой проникающей способностью. Его может полностью остановить лист бумаги, одежда или даже наружный ороговевший слой кожи. Однако альфа-частицы очень опасны при попадании внутрь организма с воздухом, пищей или через раны. Для защиты от внутреннего облучения используют респираторы и противогазы.
  • Бета-излучение (β): Поток высокоэнергетических электронов или позитронов. Проникает глубже альфа-частиц. Для защиты от него достаточно тонкого слоя металла (например, несколько миллиметров алюминия), стекла, пластика или плотной одежды.
  • Гамма-излучение (γ) и рентгеновское излучение: Это высокоэнергетическое электромагнитное излучение. Оно обладает высокой проникающей способностью, и для защиты от него требуются плотные и массивные материалы, такие как свинец, сталь, бетон, толстый слой грунта или воды.
  • Нейтронное излучение: Поток незаряженных частиц (нейтронов). Также обладает высокой проникающей способностью. Для защиты от него используют комбинированные экраны: сначала материалы, богатые водородом (вода, полиэтилен, парафин) для замедления нейтронов, а затем материалы, хорошо их поглощающие (бор, кадмий).

Помимо этих принципов, важными мерами являются использование средств индивидуальной защиты (специальные костюмы, перчатки), соблюдение правил гигиены (мытье рук, смена одежды) для предотвращения радиоактивного загрязнения и попадания радионуклидов внутрь организма, а также проведение дезактивации (очистки) зараженных поверхностей.

Ответ: Чтобы защитить себя от радиоактивного излучения, необходимо сокращать время пребывания рядом с источником, увеличивать расстояние до него и использовать экранирующие материалы (барьеры). Тип барьера зависит от вида излучения: от альфа-излучения защитит лист бумаги, от бета- — тонкий слой алюминия, а от гамма-излучения потребуются плотные материалы вроде свинца или бетона. Также важно предотвращать попадание радиоактивных веществ внутрь организма.