-
1 # 艾伯史密斯
-
2 # 金童希瑞
磁場裡高速流動的物質轉化為金屬態氫離子,金屬態氫離子的“磁力矩”相互切割聚合形成新元素的同時伴生電磁波——能量。
核裂變是為金屬態氫離子的聚變作準備的。
金屬態氫離子聚合的新元素反覆裂解為金屬態氫離子——鏈式反應,產生大量電磁波——能量。
-
3 # 核先生科普
發現核裂變能夠放出熱量是偶然的。
1905年愛因斯坦發表質能方程,當時並沒有提到核裂變和核聚變,1938年以前邁特納和哈恩試圖用中子打擊U原子以將中子黏在U原子上得到更重的原子,但世界上此實驗一直失敗,因此U遭到中子轟擊後發生了裂變,從此發現了核裂變現象,隨後才發現這個過程是釋放能量的。
圖釋:核物理學家邁特納
解釋核裂變能夠釋放能量需要先知道一個概念——結合能。
當兩個或者更多個部分能夠組成一個相對穩定的體系時,各個部分肯定是相互吸引的,如果想要將各個部分分開,必然會消耗額外的能量,這個額外的能量就是這個體系的結合能。
原子核就可以看做是一個體系,要想將原子核分裂成幾個碎片或者核子,必然需要消耗能量,這個稱為原子核的結合能,如果各個碎片或者核子組成一個大的原子核時,必然會釋放能量,這一切都是核力的作用的結果。
如果原子核之間的作用力越強,則原子核結合的就越牢固,為了更準確的研究原子核的結合強度,提出了比結合能的概念,即用原子核的結合能除以核子數。比結合能越強則說明原子核結合的越緊密。
從上圖可以看出鐵的比結合能是最大的,以鐵為分界線。也就是說其他輕的原子核較重的原子核時會放出能量,較重的核裂變時同樣也會放出能量。
綜上,核力的作用效果導致了不同元素的比結合能不同,比結合能不同導致了重核裂變和輕核聚變都是放熱的過程。
-
4 # 小民科
實際上,並非是所有的核聚變或者核裂變都是釋放能量的,因為核元素的本身需要有一個平衡,而這個平衡的根本就是,要有能量的釋放,那就必需得有能量的攝入。以鐵的穩態為界線,通常是重於鐵的元素裂變時產生能量,但輕於鐵的元素裂變時卻需要吸收能量。這就是為什麼在核能中,聚變的是氫氦元素,而裂變的是鈾了。
核能的本質就是自然界中的強相力與弱相力的結合通稱。核聚變與核裂變產生大量能量的根本是質量的虧損,這個從愛因斯坦的質能方程中就可以看得出來,而從系統形態的原因上看,其能量的釋放就是原子核系統平衡形態被打破。當前最理想的核燃料為氦-3,這是一種透過聚變來產生巨大能量的元素,它被公認為高效、潔淨、安全無核輻射的發電核原料。1噸的氦-3可產出1萬兆瓦的電力,可惜此種珍貴原料只有在月球上才能大量擁有。 -
5 # 最靠譜答案
原子核是由核子(質子和中子)構成的,核子之間存在相互作用的核力,原子核是一個堅固的集會體。
核聚變是輕核結合成中等質量的核的過程。
核裂變是重核分裂成中等質量的核的過程。
核聚變和核裂變之所以能產生巨大的能量,是由於:
①核子之間存在著強大的核力作用。
②原子核記憶體在著巨大的結合能。
④質量虧損越大,產生的能量就越大。
實驗研究表明:
原子核質量總是小於組成原子核的全部核子的質量總和,即 m核<m總,差額Δm=m總一m核稱為質量虧損。根據愛因斯坦質能方程ΔE=Δmc² 可知,與此差額Δm對應的能量Δmc²就是原子核的結合能。由此可見:
核子結合成原子核時要放出結合能; 如:
原子核分解成核子時要吸收同樣多的結合能。如:
你可能會問:為什麼裂變和聚變都是放出能量?
這跟核子的平均結合能有關。
平均結合能=結合能/核子數
平均結合能是核子結合成原子核時每個核子平均放出的能量,也是把原子核分解成核子時每個核子平均吸收的能量。平均結合能越大,原子核就越難拆開,原子核越穩定。即平均結合能的大小反映的是原子核的穩定程度。
科學家們透過對核子的平均結合能和原子核的質量數的研究發現,核子的平均結合能隨原子核的質量數的變化規律如下圖所示:由圖可知,質量數較小的輕核和質量數較大的重核,平均結合能都比較小,中等質量數的原子核,平均結合能大,質量數為50~60的原子核,平均結合能最大。
由於核子平均結合能越大,原子核子越穩定,故重核和輕核都能發生核反應生成中等質量數的原子核放出能量。
只要知道核反應過程中的質量虧損,根據愛因斯坦質能方程ΔE=Δmc² ,就可以求出核反應放出的能量。如鈾核的核裂變:透過計算可知一個鈾核裂變放出的能量大約為201電子伏特,1千克鈾全部裂變時放出的核能就相當於2500噸優質煤完全燃燒時釋放出的化學能。而一個氘核與一個氚核結合成一個氦核會釋放出17.6兆電子伏特的能量,可見核聚變比核裂變釋放出的結合能大得多。
-
6 # 自然科學非自然
E=mc²
著名質能方程,原子彈,氫彈都是以此理論為基礎研發的。
這個質量指的是核裂變,核聚變的反應過程中丟失的質量就轉變為核能。
核裂變簡單來說,就是大原子核物質分裂成小原子核物質的過程。核聚變是相反過程。
-
7 # 永動機45
要想弄清這個問題,必須得認清整個宇宙的內在結構,弄清能量的概念,才能解決這個問題,下面我來從最基礎理論基礎知識講起,說明核裂變與核聚變的能量來自於哪裡,
請長時間關注這篇文章,我有時間會慢慢道來,
-
8 # 啤酒哥資料show
核聚變和核裂變能產生巨大能量的理論基礎是:質能方程E=mc^2。但是聚變和裂變的作用方式是不一樣的。
一、核聚變
將兩個較輕的核結合而形成一個較重的核和一個極輕的核的一種核反應形式。在此過程中,物質沒有守恆,因為有一部分正在聚變的原子核的物質被轉化為能量。
二、核裂變
較重的原子,主要是指鈾或鈽,裂變成較輕的原子的一種核反應或放射性衰變形式。
主要都是因為有質量的虧損,導致物質沒有守恆,釋放出巨大的能量。
核能有巨大威力。
1公斤鈾原子核全部裂變釋放出來的能量,約等於2700噸標準煤燃燒時所放出的化學能。一座100萬千瓦的核電站,每年只需25噸至30噸低濃度鈾核燃料,運送這些核燃料只需10輛卡車;而相同功率的煤電站,每年則需要300多萬噸原煤,運輸這些煤炭,要1000列火車。
核聚變反應釋放的能量則更巨大。據測算1公斤煤只能使一列火車開動8米;一公斤裂變原料可使一列火車開動4萬公里;而1公斤聚變原料可以使一列火車行駛40萬公里,相當於地球到月球的距離。
-
9 # 狂奔的蝸牛89044426
核能以勢能的形式儲存在原子核裡,裂變或者聚變會打破原子核內部平衡,所以會釋放一部分能量來達到最終的平衡,就和你吧兩個互相排斥的磁極用手捏在一起,然後磁鐵應為其他物體輕微撞擊導致脫離了你手的控制他們就會瞬間被彈飛,這裡磁力和手部機械能分別代指強相互作用力和弱相互作用力。
可能有人不知道核能倒地是什麼,其實核能是強相互作用力和弱相互作用力的統稱,也成為強核能和弱核能。應為這種力作用與原子核內部,所以叫核能。
-
10 # 天高雲淡107
這個問題和電子與核子的中子質量比值直接相關,當電子能級變動會發光,核子量發生變動也會產生能量變化,它們之間的質量相差百萬倍,所以放出能源也是相差百萬倍。
-
11 # 智慧星塵
不一定產生能量,也許會吸收大量能量呢,分界線:鐵
輕元素聚變總質量減少,質量轉換為能量,超過鐵元素的重元素聚變吸收能量,流浪地球中的重元素聚變堆聚變的元素主要是石頭裡的鈣,碳,氧等。
重元素裂變產生能量,但輕元素裂變吸收能量。
質量和能量是同一種物質的兩種不同狀態,就像水和冰一樣,可以相互轉化。
-
12 # 巧笑倩兮美目盼
概念:一個核反應所釋放的能量等於末態核與初態核的結合能之差。
理論上,末態核的結合能小於初態核,就會釋放能量,相反即會吸收能量。
已知世界認識中,輕原子(H、He等)核聚變都是末態核結合能小於初態核,所以表現為釋放能量。
但“核聚變過程中都會釋放能量”的說法是不正確的,例如鐵(Fe)核變生成過程中是要吸收能量的,因為Fe的結合能大。
-
13 # 簡生889966
核聚變核裂變,其原核中子質子結合分離,原核會高溫釋放中子,使原核釋放結合能分離能,因為原子核中的中子質子相互靠近會相互吸引像化學反應氫氧結合產生能量形成水,而原子核裂變,是高溫將原核中子質子團分離釋放中子,像一塊物質分子結構分離會產生溫度差別熵運動,釋放能量一樣。
回覆列表
答:核裂變與核聚變釋放能量,是以鐵-56為分界線的,鐵-56的比平均結合能最低,是所有原子核中最穩定的。
我們知道,氫彈的爆炸原理是核聚變,原子彈的爆炸原理是核裂變,核裂變與核聚變似乎是兩個相反的過程,為何都能釋放大量能量呢?
其中的原理與原子核的構成有關,原子由原子核與核外電子組成,原子核又由質子和中子構成,把質子和中子束縛在一起的力叫做強相互作用,強相互作用是四種基本力中最強的,強度是電磁相互作用的137倍,是萬有引力相互作用的10^39倍。
我們來想象這麼一個過程,兩個天體因為萬有引力相互吸引而繞行,如果我們要把兩個天體分開,就需要藉助外力的作用使其相互遠離,這個過程需要輸入能量來克服引力勢能,所以兩個天體靠得越遠引力勢能越大。
我們可以類比原子核內的情況,以氦-4為例,質子和中子透過強力結合在一起,如果我們要把原子核中的質子和中子完全分開,就需要輸入能量,說明質子和中子在完全分開的情況下,整體具有的能量更高。
反過來說,質子和中子相互結合時就會釋放能量,氫元素聚變為氦元素就屬於這種情況,由於強相互作用很強,所以強力變化導致的能量釋放也高,強力比電磁力強137倍,自然化學反應中的能量變化無法與核反應相比較。
於是核聚變就能釋放巨大的能量,但是要引發核聚變並不容易,因為強力的作用範圍非常小,原子核間必須克服質子的排斥力(電磁力),使質子間的距離達到強力作用範圍後才能結合,比較直觀的辦法就是增加原子核的撞擊速度和撞擊頻率,宏觀條件就是增加溫度和壓力。
但是隨著質子數的增加,會遇到一個大問題,就是強力的作用範圍很有限,而質子間的的電磁力還在疊加,於是隨著核子(質子和中子)數的增加,強力的作用在減弱,原子核反而變得不穩定,最後甚至無法形成穩定的原子核,其中的臨界線就是鐵-56。
於是小於鐵的原子,聚變會釋放能量,而高於鐵的原子,裂變也會釋放能量,但是重原子核內的強相互作用沒有輕原子核內的強,所以裂變釋放的能量沒有聚變高。
在物理學中,我們用結合能來表示把不同原子核分解為質子和中子時,需要輸入能量的大小,顯然核子數越多結合能也越高。
真正反應原子核穩定性的是平均結合能,也就是結合能與核子數的比值,原子核的平均結合能越高,原子核就越穩定,平均結合能越低,原子核就更容易發生聚變或者裂變,由於質量和能量是等效的,所以我們也可以用核子平均質量來描述。
平均結合能就如一個在重力作用下的小球,小球越在靠近谷底的地方越穩定,越靠近山頂越不穩定,當小球從山頂滑落到谷底時,在重力作用下勢能就會做功,在原子核中也是類似的,原子核平均核子質量降低,就會釋放能量,所以核聚變與核裂變都會釋放能量。