问题 问答题

太阳内部进行着多种核聚变反应过程,反应过程可简化为:四个质子聚变为一个氦核,同时放出24.7MeV的能量.这个核反应释放出的能量就是太阳不断向外辐射能量的来源.

(1)请写出这个核聚变的反应方程,并计算每次核聚变中的质量亏损.

(2)已知地球的半径R=6400km,地球到太阳的距离r=1.5×1011m,太阳能照射到地球上时,有约30%在穿过大气层的过程中被云层或较大的粒子等反射,有约20%被大气层吸收.现测得在地球表面 垂直太阳光方向每平方米面积上接收到太阳能的平均功率为P0=6.8×102W,求太阳辐射能量的总功率;

(3)若太阳辐射的能量完全来源于上述第(1)问中的核反应,假设原始太阳的质量为2.0×1030kg,并且只有其10%的质量可供核反应中“亏损”来提供能量,质子的质量mH=1.67×10-27kg,1年=3×107,试估算太阳的寿命.(保留1位有效数字)

答案

4

 11
H→
 42
He+2
 01
e

△E=△mC2

△m=

24.7×106×1.6×10-19
(3×108)2
=4.39×10-29kg

②P1=

P0
1-0.3-0.2
=1.36×103w

P=P1r2=1.36×103×4×3.14×(1.5×1011)2=3.84×1026w

③每秒消耗的质子质量为  m0=

P
△E
×4mH=
3.84×1026
24.7×106×1.6×10-19
×4×1.67×10-27
=6.5×1011kg(或6.4×1011kg)

太阳寿命 t=

△M
m0
=
1030×10%
6.5×1011
=3×1017s=1×1010

答;(1)核聚变的反应方程为4

 11
H→
 42
He+2
 01
e,每次核聚变中的质量亏损为4.39×10-29Kg.

(2)太阳辐射能量的总功率为3.84×1026W;

(3)太阳的寿命为1×1010年.

选择题
填空题