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1 # 金童希瑞
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2 # 相對論者
核聚變時中子和質子都損失質量。以氫聚變成氦為例,先是一個質子在弱力作用下,經貝塔衰變轉變為中子並與另一個質子結合為氘核,然後兩個氘核在強力作用下再結合為氦核。這一過程中釋放出大量能量,質子和中子都損失質量。
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3 # 隨口一說隨便聽聽
核聚變減少的質量不是質子或者中子的,減少的是質子和中子之間的結合能。聚變之後產生的原子核所處的能態更低,結合前後的能態之間的能量差以電磁輻射(光子)的形式發射出去。輻射出去的光子的質量(能量)就等於聚變過程中減少的質量。
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4 # 語境思維
到目前為止,核反應的動力學機制不很清楚,有些學說,尤其是“質量損失”並不自洽。
筆者主張:質量歸質量,能量歸能量,質量與能量的分別守恆,否則物理學就會亂套:
若質能守恆,則質量不守恆、能量不守恆、動量不守恆,這顯然是荒唐的。
質量的微觀本質:質量是基本粒子以光速自旋的所固有的引力勢能:根據牛頓第二定律有:Ep=F·r=(mc²/r)·r=mc²。r是自旋半徑。
符號說明:中子=n,質子=p,原子(核)的組成:氘原子D=pn,氚原子T=pnn,氦核He=pnpn,氦3即³He=ppn。
現在來看下面的圖片,而後逐一解釋。
圖中四個核聚變方程,按自上而下的順序,分別解釋如下。
①D(pn)+T(pn|n)→He(pnpn,3.52)+n(14.06)
在高溫壓下,首先是氚原子發生核裂變,分裂出1箇中子,同時相應的釋放氚原子的結合能3.52+14.06=17.58MeV的總結合能,然後發生核聚變。能量分配:3.52MeV是氦核的結合能,14.06MeV是核反應的放熱能。
顯然:方程兩邊的質量與能量分別守恆。
②D(pn)+D(p|n)→T(pnn,1.01)+p(3.03)
在高溫壓下,首先是氘原子發生核裂變,分裂出1個質子,同時相應的釋放氚原子的結合能1.01+3.03=4.04MeV的總結合能,然後發生核聚變。能量分配:1.01MeV是氚原子的結合能,3.03MeV是核反應的放熱能。
顯然:方程兩邊的質量與能量分別守恆。
在高溫壓下,首先是氚原子發生核裂變,分裂出1箇中子,同時相應的釋放氚原子的結合能0.82+2.45=3.27MeV的總結合能,然後發生核聚變。能量分配:0.82MeV是氦3的結合能,2.45MeV是核反應的放熱能。
顯然:方程兩邊的質量與能量分別守恆。
④D(pn)+³He(p|pn)→He(pnpn,3.67)+p(14.6 )
在高溫壓下,首先是氚原子發生核裂變,分裂出1個質子,同時相應的釋放氚原子的結合能3.67+14.6=18.27MeV的能量,然後發生核聚變。能量分配:3.67MeV是氦核的結合能。14.6MeV是核反應的放熱能。
顯然:方程兩邊的質量與能量分別守恆。
結論:
在高溫壓條件下,核聚變反應,總是存在:
首先是1個反應物進行核裂變,釋放1個核子,同時釋放該反應物的結合能。
然後進行核聚變。所釋放的總結合能,一部分作為新原子核的結合能,另一部分作為核聚變所釋放的核反應能。
由此可見,核反應前後的質量與能量分別守恆,不存在質能轉換,不存在質量損失。
物理新視野,旨在建設性新思維,共同切磋物理/邏輯/雙語的疑難問題。
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5 # 海螺008
能量本身有質量
按照質能方程E=mc2,所以,一個彈簧壓緊了,因為有彈性勢能,質量就會增加一點點。同樣一個飛輪,當高速旋轉時,因為有了旋轉動能,它的質量也會增加一點點。只是這種質量的增加比例很少很少,我們用儀器完全測不出來。
比如彈力100kg的彈簧壓緊,質量增加了約0.5克/萬億。
那麼如果是核聚變質量變化呢?
核子的質量核子(質子或中子)本身有勢能,相互間結合可以釋放一部分勢能,所以質量減少了。
太陽上的核聚變是4個氫原子聚變成1個氦原子核,質量變化為0.63%
氫原子核的相對質量是1.007,(就是比標準的質子質量稍大了一點點)。
氦原子核的質量是4.0026,它比4個氫原子質量稍小,1.007*4=4.028>4.0026,這個質量差,就是核聚變可以釋放的能量。
這裡要說明一下,如果是考慮原子的特性,質子和中子應該分開看,因為這裡很大程度是電荷數決定了原子特性。而如果是考慮原子核的特性,則質子、中子是一樣的,它們的都是核子,都是3個夸克透過強核力組成的。原子核的特性,只與核子數有關。
質子在吸收一個電子後可以轉變成中子,中子也可以透過β衰變,釋放一個電子轉變成質子。
核子的結合能質子之間有電斥力,而且質子又很小,所以質子和質子相挨著,這個斥力將變得很大(距離平方反比),所以,質子結合成原子核是很難的。
原子核中的核子,它們之間有另一種很強的結合力,稱之為強核力,這個力量遠大於電荷斥力(大約大2個數量級),但缺點是作用距離很短。
有力的作用,就有勢能存在,所以,這個勢能就是質量。相距較遠的核子比相距較近的核子,存在的勢能大,所以4個自由的氫原子核,比一個氦原子核的質量要大。
夸克的結合能如果能把質子(或中子)開啟,釋放裡面的強核力勢能,那個能量就高了。一個核子是由3個夸克組成的,但是3個夸克的質量,和一個質子的質量比較,相當於11:938,即,質子中夸克的結合能高達98.8%。所以,如果能把質子打碎,釋放的能量將是核聚變的
100多倍。
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熱核聚變是磁場裡光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”相互切割產生電磁波——能量。
熱核反應從裂變產生金屬態氫離子,到聚變形成新元素,質量守恆,物質沒有減少。