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這可能是個蠢問題不過我還是很好奇。 核裂變會釋放巨大的能量,核聚變也會釋放巨大的能量。 那是不是說,理論上,一堆原子先聚變再裂變再聚變再裂變就會一直釋放巨大的能量。 聚變和裂變聽起來是兩個完全相反的過程,為什麼都會釋放能量?
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  • 1 # 勝381031

    謝謝邀請。由於核子是個深奧的題目。在此就粗淺說一些個人看法。其一:裂變元素都是"重子"。重子的形成是在特殊作用受到了過度壓縮,(比如恆星塌陷時形成超高壓)。像氣瓶裡的壓縮空氣,在常壓下會慢慢釋放能量。因此裂變元素如鈾和鈽都具有放射性,其實就是在釋放能量,也稱衰變。放射性物質都有它自身的衰變期。其二:聚變元素大都是"輕子",當受到極高的壓力外部壓力和溫度的作用,原本保持一定距離的輕子間彼此靠近變成下一級更重的物質。可以形象的理解為勢能轉化為動能。輕子由於被擠壓會釋放一些物質以能量形式釋放。也可以形象的比喻原本10個人站在10平米客廳。突然客廳變小到1平米。必然會容不下原先的10個人。因此聚變後相應損失一些質量。

  • 2 # 科學黑洞

    答:核聚變和核裂變都能釋放出巨大的能量,太陽的能量來源就是內心的核聚變,還有氫彈的爆炸也是核聚變;被人類應用的核電站是核裂變,原子彈的爆炸也是核裂變。主要原理就是愛因斯坦的質能方程E=mc^2 ,即便核聚變和核裂變的質量損失都很小,但是在光速的參與下,能量將是巨大的。

    核聚變

    對於核聚變的過程人類尚不可控,輕原子核在特定條件下結合成較重原子核(氕氘氚結合成氦)如下過程:

    在此過程中伴隨著質量的損失,輕核在結和成重核的過程中,電子在損失,中子也在損失。能量的釋放將是巨大的。

    核裂變

    人類已經可以應用核裂變獲得所需能量,科學家發現原子核的質量小於組成原子核的全部核子質量的總和差額Δm稱為質量虧損,也就是說重核在分裂成輕核後存在質量損失的情況。這部分質量損失在光速的加持下,能量巨大。

    以上是我的簡單回答,祝好。

  • 3 # 艾伯史密斯

    原因

    主要原因是:每種原子內的核子(中子、質子、反中子和反質子的統稱),平均質量存在差異,在鐵原子中的平均質量最小。

    這將導致:

    (1)鐵以下的原子,聚變會釋放能量;

    (2)鐵以上的原子,裂變會釋放能量;

    核子質量

    原子一般由質子和中子組成,比如氘核,氘核就由一個質子和一箇中子組成,但是氘核的總質量,並不等於“質子質量+中子質量”。

    因為它們之間的強相互作用,會因為相對論效應(質能方程),產生額外的相對論質量。

    如此一來,不同原子的中子數和質子數不同,強相互作用存在差異,就會反映到核子的相對論質量上;對於每種原子的平均核子質量,就能反應每種原子的相對論質量大小。

    平均核子質量圖

    如果把不同原子的平均核子質量列出,就能得到下圖:

    其中,鐵原子是極值點,也就是說鐵的平均核子質量最小,這就導致一個結論:

    (1)比鐵小的元素,發生聚變後,平均核子質量降低,虧損的質量將以能量形式釋放;

    (2)比鐵大的元素,發生裂變,平均核子質量也降低,虧損的質量也以能量形式釋放;

    (3)影象上還可以看出,氫核的平均核子質量,大於重元素的平均核子質量,所以聚變虧損的質量大於裂變虧損的質量,釋放的能量自然就更高;

    這就是裂變和聚變,釋放能量的基本原理。

    其他情況

    當然,如果你要反其道而行,也是可以的。

    比如:

    (1)比鐵小的元素(比氕大),理論上也可以發生裂變,但是平均核子質量增加,需要補充能量,而且是大量的能量;

    (2)比鐵大的元素,也可發生聚變,平均核子也是質量增加,同樣需要吸收能量,比如超新星爆發中,就能發生這樣的核反應;

    對於這兩種情況,都需要吸收巨大的能量,所以反應條件非常苛刻,只有某些極端條件下,才能進行!

    目前,人類能掌控核裂變反應,並用於發電,比如核電站,還有利用衰變釋放能量的核電池;但是可控核聚變的技術目前還沒有,不可控聚變就是氫彈。

  • 4 # 螞蟻科學

    核反應能量釋放的原理在於這個公式:E=MC^2,E是能量,M是質量,C是一個常數,代表真空中的光速。這個公式表明了能量可以由質量轉換得到,如何去轉換呢?將這個公式稍微改變一下,變成△E=△MC^2,△符號表示差量,透過這樣變化我們可以看出,質量的差量可以轉化成能量並釋放出來。

    現在明白了吧,能量的釋放主要在於質量的虧損,核聚變和核裂變之所以都能釋放能量,其原理在於這兩個反應的反應前後質量不對等,少的那部分質量轉換成了能量。

    拿兩個實際的例子給你說明一下:

    核裂變——原子彈

    原子彈透過核裂變釋放能量,利用鈾元素的同位素鈾235做核裂變反應,這個反應的過程是一個鈾原子吸收一箇中子,裂變成一個鋇原子核一個氪原子,並釋放三個中子。反應方程式是這樣的:U235+1n→Ba142+Kr91+3n。

    我們計算一下反應前後的質量:左邊鈾原子的質量加上一個中子的質量為236.0526u,右邊鋇加氪加上三個中子的質量為235.8373u,比左邊少0.2153u,這就說明發生了質量虧損,這損失的質量就轉換成了能量。這就是核裂變能產生能量的原因。

    核聚變——氫彈

    氫彈的主要原理是核聚變,利用氫元素的同位素氘、氚,透過聚合反應將氫變成氦。這個反應過程大致是這樣的:首先外加能量使氘和氚聚合在一起,質子相加形成兩個質子的原子核——氦,同時釋放出一箇中子。

    反應方程式如下:2H+3H→He+1n,透過計算左右兩邊的質量,右邊的質量大約比左邊的質量少了0.0189u,這說明核聚變也發生了質量虧損,這損失的質量同樣轉化成了能量,所以核聚變也能產生能量。

    By the way:太陽能夠源源不斷地發光放熱也是因為太陽上一直在發生了強烈的核聚變,並且截至目前,太陽已經核聚變了40多億年,估計還能反應50多億年。

    回到你的問題:一堆原子先聚變再裂變就會一直釋放巨大的能量,是嗎?

    是的!事實上我們利用的核裂變的能量就是透過核聚變產生的重元素再裂變出來的,但聚變需要能量,人工合成鈾元素所需要的聚變能量遠遠大於鈾元素核裂變所釋放的能量,這明顯是筆虧本買賣。那這些元素是哪來的呢?答案是大自然。

    鈾元素的形成來自於超大質量恆星,超大質量恆星在氫核聚變反應結束之後,恆星在自身強大的萬有引力的作用下向內坍塌,壓縮,造成超高溫、高壓的環境,這樣極端的環境促使了更重的元素的聚變形成,比如金、鉑、鈾、鈽等元素,,,接著再透過宇宙中的一些高能反應比如超星星爆炸,將這些元素散播到宇宙空間中,其中一些則來到的地球。

    這個過程將勢能、熱能等複雜的能量透過核聚變轉換成了核能並儲存在元素中,我們再透過核裂變將其釋放出來,大致就是這麼個過程。

  • 5 # 科學認識論

    其實這個問題很好,但是表述上有點問題。不是所有的核聚變和核裂變都要釋放能量,甚至某些元素的核聚變和裂變都會吸收能量,不過這需要很苛刻的條件!

    我們根據愛因斯坦的質能方程E=mc²,能得出一個很明顯的結論:即便質量再小的物質,都能釋放巨大的能量,原因在於c²是個很大的係數!

    不管是原子彈還是氫彈,它們之所以可以釋放能量就在於核子的分裂或者結合都虧損了質量,虧損的質量乘以光速的平方就是釋放的能量!

    歸根結底地說:核聚變之所以會比核裂變釋放好幾百倍的能量,在於核聚變的質量虧損大於核裂變!

    那為什麼核聚變會比核裂變質量虧損更多呢?

    其實核子都可以分成輕核和重核,這個以鐵元素為基準!鐵前面的元素可以認為是輕核,鐵後面的原子可以認為是重核!

    質子和中子以及它們的反物質統稱為核子,是構成原子核的粒子,這些核子之所以可以被結合在一起,是因為核子間有強大的核力,這是一種強力,遠比電磁力強勁!

    要把核子們分離開來所需的能量隨著核子數的增多而增加!這種能量就是結合能!從下圖可以看出來,鐵的結合能最大,也就是說:鐵是最穩定的!

    鐵前面的元素屬於輕核,其原子核中的核子數量較少!

    實驗表明:

    在鐵前面的元素是這樣的規律:若干個核子(總質量M)結合成更重的原子核(質量m)時,其的核子們原先的總質量M要比新結合的原子核質量m要大的多。所以輕核子們的總質量就虧損了,虧損質量Mο=M-m。反過來講:新的原子核如果要再裂變成原來的輕核子,則需要吸收能量以彌補質量虧損Mο,才能恢復到原來輕核子們的總質量M,所以說輕核很難很難發生核裂變,目前人類技術還達不到讓輕核子發生裂變!鐵後面元素的規律和上面是相反的:重核子一般只會核裂變,因為原子核裂變前質量為M,裂變後的核子們總質量為m,M≯m。如果要重核子聚變則吸引吸收能量以彌補質量虧損,所以重核子只存在理論上聚變,現在人類還不足以讓重核子聚變!所以我們常常聽到原子彈以重元素鈾和鈽為原料;而氫彈則是以氘氚這樣的輕核子為原料!

    最後研究表明:核子們結合後形成新的原子核的質量會比核子們的總質量小的多!而重核子裂變後的質量虧損程度卻沒有核聚變那麼顯著! 那麼誰質量虧損的多,誰釋放的能量就越大!

    而鐵元素是最穩定的,它既不會核聚變也不會核裂變!這是超新星爆發的根源!

    事實上,恆星總是依靠不斷地聚變釋放能量以對抗引力,維持體積的平衡!但是恆星內部不斷聚變,總會導致其內部的元素越來越重,最後停留在鐵元素這裡就不會聚變了。因為重核元素不會再聚變。這就導致恆星本身不會再聚變以提供能量對抗引力,而重元素都會沉積在恆星內部,並導致恆星引力坍縮,隨後物質急劇往內部沉積,導致剩餘的輕核子短時間內集中聚變,從而引爆恆星(超新星爆發),最終走向死亡!

  • 6 # 大家點到為止

    最簡單易懂的說法在這裡!(當然,過於簡單,所以細節並不完全準確)

    原子核中的質子之間存在電磁力(相互排斥,都是正電荷嘛),質子與中子,這些重子之間存在強相互作用力(相互吸引)。有吸引有排斥,就能達到平衡。

    強相互作用力很大,但是隨距離增大衰減很快(相對電磁力)。

    很多上面答案裡說到鐵,也就是在鐵原子核大小時(按裡面重子之間的距離),所有質子中子之間的強相互作用力(引力),幾乎正好等於質子之間的電磁(斥力)。鐵原子核是核的級別”勢能”最低的。

    所以,小於鐵的,越小越有可能聚變,大於鐵的,越大越有可能裂變。

    引力在核的級別非常不明顯,不用考慮;弱相互作用力是中子輻射電子的力,一般也不參與這個過程。

    聚變很難發生,主要是因為,不同原子的原子核之間,距離很遠,幾乎都只表現為電磁斥力,除非高溫高壓作用,否則原子核之間根本達不到能產生明顯強相互作用力的距離。相反,裂變其實並不難發生,大的元素都有半衰期就是放射性,因為原子核越大電磁斥力相對於強力就越大,越有可能分裂。這就是為什麼現在只能有一百多種元素,序數大於一百一十幾的元素就幾乎不能存在了,因為原子核太大,強力已經吸不住重子了,很快就裂變掉了。

  • 7 # 金童希瑞

    不管原子彈還是氫彈,最終目的是讓核裝置爆炸產生金屬態氫離子,金屬態氫離子聚合形成新物質,釋放出能量,轉化為物質。

  • 8 # 津口船伕

    其實核聚變與核裂變原理都一樣,因為質量虧損而產生巨大的能量。

    但也有一點不同,核聚變需要很高的溫度,從而有很大的分子動能,能使兩個原子核的距離足夠靠近而產生新核,釋放巨大的核能,而這釋放的能量又會使更多的原子核結合成新核釋放更多的能量。所以,一旦核聚變發生,除非原料用完,根本停不下來。

    核裂變產生的條件是鏈式反應,一環扣一環。

    再來回答問題,這是高中的物理知識。

    原子核裡有質子和中子,中子不帶電,但質子帶正電啊!是什麼力能將帶同種電荷的質子牢牢的綁在一起,都和睦相處的生活在原子核中呢?是核力。核力是短程力,當核子之間的距離小於或等於核子大小時,這種力突然出現,而核子間距離大點時,核力就消失。是核力將核子們團結在原子核這個大家庭裡,相反,同性相斥的電磁力起到的是破壞團結作用。

    當原子核中核子數少時,也就是家庭成員不多時,這個家庭還是蠻團結的,彼此相親相愛,要把他們分開還是要有蠻大能量的,這個所需的能量我們叫它結合能,假如原子核中有4個成員,也就是4個核子,用總結合能除以4就是每個核子的比結合能。原子核穩不穩定有的時候只看結合能是不行的,得要看比結合能大不大,因為核子數越多,結合能當然越大,但比結合能不一定越大,比如鈾的結合能比鐵的大,但比結合能比鐵的小很多。總之,比結合能越大,原子核結構越穩定。

    假如原子核裡有4個核子並且都是質子,與4個核子都是中子,他們的結合能是不一樣的,4箇中子的那個原子核的結合能大一些,因為中子之間沒有排斥力啊!所以對於核子數非常大的的原子核來說,為了團結,常常中子數比質子數要多,核子數太大的原子核極不穩定也是這個原因——核力不足以抵抗電磁力使核子緊緊的團結在一起。

    在核反應過程中,常常比結合能小的核變成比結合能大的核通常要釋放能量,原子核結構也更為穩固。鐵的比結合能最大,結構最穩固,所以說,原子序數比鐵小的常常會聚變反應,叫熱核反應;原子序數比鐵大的,容易分裂,假如是鏈式反應,通常叫做核裂變。

  • 9 # 大連富麗庭隕工周

    核聚變與核裂變都產生“能量”不錯,但核聚變產生的“能量”只是副產品。

    能量一詞對應的是“物質”。宇宙物質是如何產生的呢?當然是透過核聚變產生的,核聚變是宇宙從小到大的主旋律。宇宙實體也是透過核聚變爆炸一點一滴積累起來的。

    下面以《恆星矽球粒隕石》裡“能量汽泡”(微恆星)的核聚變來說明。透明玻璃質隕石又名《恆星矽球粒隕石》,矽球粒是“能量汽泡”核聚變產生的。矽球粒又是搭建行星及星系的基礎物質材料。

    請看核聚變過程:(所有照片拍自玻璃質恆星矽球粒隕石內部,真實可靠,隕石依然在我手裡,經得起質疑檢驗)上圖是《恆星矽球粒隕石》實物照片,其中白色顆粒是“矽球粒”,矽球粒是“宇宙能量”核聚變的產物。隕石裡的汽泡,(這塊隕石裡就有,你細看就能發現)“能量汽泡”,它存在於透明的恆星隕石中,也廣佈宇宙空間。看能量汽泡內部變化,已經在核聚變過程中。核聚變爆炸,能量變物質,汽泡變球粒。同時產生的另種能量,深不可測。看照片這種核聚變爆炸的一瞬光,包括了r,X,紅外等射線,是真正的“太Sunny”。

    但太Sunny是副產品,太陽的核聚變也是能量變物質的過程。

  • 中秋節和大豐收的關聯?
  • 郭沫若說,《蘭亭序》是假的。並找出了做假的人,你怎麼看?