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秒,试估算太阳的寿命.(保留1位有效数字)
①4
H→ 11
He+2 42
e 01
△E=△mC2
△m=
=4.39×10-29kg24.7×106×1.6×10-19 (3×108)2
②P1=
=1.36×103wP0 1-0.3-0.2
P=P14πr2=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=
×4mH=P △E
×4×1.67×10-27=6.5×1011kg(或6.4×1011kg)3.84×1026 24.7×106×1.6×10-19
太阳寿命 t=
=△M m0
=3×1017s=1×1010年2×1030×10% 6.5×1011
答;(1)核聚变的反应方程为4
H→ 11
He+2 42
e,每次核聚变中的质量亏损为4.39×10-29Kg. 01
(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.