<< Chapter < Page Chapter >> Page >

Các phản ứng hạt nhân và sự tiến hóa của mặt trời

Phân bố nhiệt độ và áp suất trong mặt trời

Dưới tác dụng của lực hấp dẫn, hướng về tâm khối khí hình cầu của mặt trời, áp suất, nhiệt độ và mật độ khí quyển sẽ tăng dần.

Để tìm các hàm phân bố nhiệt độ T(r), áp suất p(r) và khối lượng riêng (r) tại bán kính r, ta sẽ xét một phân tố hình trụ dV=S.dr khí Hydro của mặt trời, thỏa mãn các giả thiết sau:

  1. Là khí lý tưởng, nên có quan hệ pv=RT.
  2. Là đứng yên, nên có cân bằng giữa trọng lực và các áp lực lên 2 đáy :

p.S - (p + dp).S - gSdr =0

  1. Là đoạn nhiệt, nên theo định luật nhiệt động 1, có:

q = CpdT - vdp = 0

***SORRY, THIS MEDIA TYPE IS NOT SUPPORTED.***

Theo (3) có dT dp = v C p size 12{ { { ital "dT"} over { ital "dp"} } = { {v} over {C rSub { size 8{p} } } } } {} ,

drtheo (2) có dp dr = ρ . g size 12{ { { ital "dp"} over { ital "dr"} } = - ρ "." g} {} ,

do đó có dT dr = dT dp . dp dr = vρg Cp = g Cp size 12{ { { ital "dT"} over { ital "dr"} } = { { ital "dT"} over { ital "dp"} } "." { { ital "dp"} over { ital "dr"} } = { { - vρg} over { ital "Cp"} } = { { - g} over { ital "Cp"} } } {}

Suy ra To T dT = 0 r g Cp dr size 12{ Int cSub { size 8{ ital "To"} } cSup { size 8{T} } { ital "dT"} = Int cSub { size 8{0} } cSup { size 8{r} } { { { - g} over { ital "Cp"} } ital "dr"} } {} hay T(r) = T0 - g Cp r size 12{ { {g} over { ital "Cp"} } r} {}

Và từ dp dr = ρg = g v = gp RT size 12{ { { ital "dp"} over { ital "dr"} } = - ρg= { { - g} over {v} } = { { - ital "gp"} over { ital "RT"} } } {}

bằng cách lấy tích phân:

{} p 0 p dp p = ln p p 0 = 0 r g RT dr size 12{ Int cSub { size 8{p rSub { size 6{0} } } } cSup {p} { { { ital "dp"} over {p} } } size 12{ {}="ln" { {p} over {p rSub {0} } } } size 12{ {}= Int cSub {0} cSup {r} { { { - g} over { ital "RT"} } } } size 12{ ital "dr"}} {} = { gr RT khi coi T = const g R 0 r dr T 0 g Cp r = Cp R ln ( 1 g CpT 0 r ) size 12{ left lbrace matrix { { { - ital "gr"} over { ital "RT"} } ` ital "khi"`` ital "coi"``T= ital "const" {} ##{ { - g} over {R} } Int cSub { size 8{0} } cSup { size 8{r} } { { { ital "dr"} over {T rSub { size 8{0} } - { {g} over { ital "Cp"} } r} } } = { { ital "Cp"} over {R} } "ln" \( 1 - { {g} over { ital "CpT" rSub { size 8{0} } } } r \) } right none } {}

Từ đó suy ra:

p ( r ) = { p 0 exp gr RT 0 Khi coi T = T 0 = const p 0 1 gr CpT 0 Cp R Khi coi T = T 0 g Cp r size 12{p \( r \) = left lbrace matrix { p rSub { size 8{0} } "exp" left ( { { - ital "gr"} over { ital "RT" rSub { size 8{0} } } } right )`` ital "Khi"` ital "coi"```T=T rSub { size 8{0} } =` ital "const" {} ##p rSub { size 8{0} } left (1 - { { ital "gr"} over { ital "CpT" rSub { size 8{0} } } } right ) rSup { size 8{ { { ital "Cp"} over {R} } } } ```` ital "Khi"`` ital "coi"``T=T rSub { size 8{0} } - left ( { {g} over { ital "Cp"} } right )r } right none } {}

Phân bố khối lượng riêng (r) sẽ có dạng:

(r) = p ( r ) RT ( r ) = p 0 RT 0 1 gr CpT 0 Cv R size 12{ { {p \( r \) } over { ital "RT" \( r \) } } = { {p rSub { size 8{0} } } over { ital "RT" rSub { size 8{0} } } } left (1 - { { ital "gr"} over { ital "CpT" rSub { size 8{0} } } } right ) rSup { size 8{ { { ital "Cv"} over {R} } } } } {}

Nhiệt độ T0 tại tâm mặt trời có thể tính theo nhiệt độ bề mặt:

T(r = D 2 size 12{ { {D} over {2} } } {} = 7.108m) = 5762K

Gia tốc trọng lực: g = G M r 2 = 6, 673 . 10 11 2 . 10 30 7 . 10 8 2 = 274 m / s 2 size 12{ { {M} over {r rSup { size 8{2} } } } =6,"673" "." "10" rSup { size 8{ - "11"} } { {2 "." "10" rSup { size 8{"30"} } } over { left (7 "." "10" rSup { size 8{8} } right ) rSup { size 8{2} } } } ="274"m/s rSup { size 8{2} } } {}

Nhiệt dung riêng của hydro Cp= i + 2 2 μ = 7 2 . 8314 2 = 14550 J / kgK size 12{ { {i+2} over {2} } { {Rμ} over {μ} } = { {7} over {2} } "." { {"8314"} over {2} } ="14550"`J/ ital "kgK"} {} ,

Nhiệt độ tâm mặt trời có thể xác định theo công thức:

T 0 = T ( r ) + g Cp r = 13 , 2 . 10 6 K size 12{T rSub { size 8{0} } =T \( r \) + { {g} over { ital "Cp"} } r="13",2 "." "10" rSup { size 8{6} } K} {}

Các phản ứng hạt nhân trong mặt trời

Phản ứng tổng hợp hạt nhân hêli

Trong quá trình hình thành, nhiệt độ bên trong mặt trờisẽ tăng dần. Khi vùng tâm mặt trời đạt nhiệt độ T 107K, thì có đủ điều kiện để xảy ra phản ứng tổng hợp Hêli từ Hydrô, theo phương trình : 4H1  He4 + q.

Đây là phản ứng sinh nhiệt q = m.c2, trong đó c = 3.108m/s là vận tốc ánh sáng trong chân không, m = (4mH - mHe) là khối lượng bị hụt, được biến thành năng lượng theo phương trình Einstein. Mỗi 1kg hạt nhân H1 chuyển thành He4 thì bị hụt một khối lượng m = 0,01kg, và giải phóng ra năng lượng:

q = m.c2 = 0,01.(3.108)2 = 9.1014 J

Lượng nhiệt sinh ra sẽ làm tăng áp suất khối khí, khiến mặt trời phát ra ánh sáng và bức xạ, và nở ra cho đến khi cân bằng với lực hấp dẫn. Mỗi giây mặt trời tiêu hủy hơn 420 triệu tấn hydro, giảm khối lượng m = 4,2 triệu tấn và phát ra năng lượng Q = 3,8.1026W.

Muốn đạt nhiệt độ tại tâm đủ cao để thành một ngôi sao, thiên thể cần có khối lượng M  0,08M0, với M0 = 2.1030kg là khối lượng mặt trời.

Thời gian xảy ra phản ứng tổng hợp Heli nằm trong khoảng (1081010)năm, giảm dần khi khối lượng ngôi sao tăng. Khi khối lượng sao càng lớn nhiệt độ và áp suất của phản ứng đủ cân bằng lực hấp dẫn càng lớn, khiến tốc độ phản ứng tăng, thời gian cháy Hydro giảm. Giai đoạn đốt Hydro của mặt trời được khởi động cách đây 4,5 tỷ năm, và còn tiếp tục trong khoảng 5,5 tỷ năm nữa.

Questions & Answers

where we get a research paper on Nano chemistry....?
Maira Reply
what are the products of Nano chemistry?
Maira Reply
There are lots of products of nano chemistry... Like nano coatings.....carbon fiber.. And lots of others..
learn
Even nanotechnology is pretty much all about chemistry... Its the chemistry on quantum or atomic level
learn
Google
da
no nanotechnology is also a part of physics and maths it requires angle formulas and some pressure regarding concepts
Bhagvanji
Preparation and Applications of Nanomaterial for Drug Delivery
Hafiz Reply
revolt
da
Application of nanotechnology in medicine
what is variations in raman spectra for nanomaterials
Jyoti Reply
I only see partial conversation and what's the question here!
Crow Reply
what about nanotechnology for water purification
RAW Reply
please someone correct me if I'm wrong but I think one can use nanoparticles, specially silver nanoparticles for water treatment.
Damian
yes that's correct
Professor
I think
Professor
Nasa has use it in the 60's, copper as water purification in the moon travel.
Alexandre
nanocopper obvius
Alexandre
what is the stm
Brian Reply
is there industrial application of fullrenes. What is the method to prepare fullrene on large scale.?
Rafiq
industrial application...? mmm I think on the medical side as drug carrier, but you should go deeper on your research, I may be wrong
Damian
How we are making nano material?
LITNING Reply
what is a peer
LITNING Reply
What is meant by 'nano scale'?
LITNING Reply
What is STMs full form?
LITNING
scanning tunneling microscope
Sahil
how nano science is used for hydrophobicity
Santosh
Do u think that Graphene and Fullrene fiber can be used to make Air Plane body structure the lightest and strongest. Rafiq
Rafiq
what is differents between GO and RGO?
Mahi
what is simplest way to understand the applications of nano robots used to detect the cancer affected cell of human body.? How this robot is carried to required site of body cell.? what will be the carrier material and how can be detected that correct delivery of drug is done Rafiq
Rafiq
if virus is killing to make ARTIFICIAL DNA OF GRAPHENE FOR KILLED THE VIRUS .THIS IS OUR ASSUMPTION
Anam
analytical skills graphene is prepared to kill any type viruses .
Anam
Any one who tell me about Preparation and application of Nanomaterial for drug Delivery
Hafiz
what is Nano technology ?
Bob Reply
write examples of Nano molecule?
Bob
The nanotechnology is as new science, to scale nanometric
brayan
nanotechnology is the study, desing, synthesis, manipulation and application of materials and functional systems through control of matter at nanoscale
Damian
Is there any normative that regulates the use of silver nanoparticles?
Damian Reply
what king of growth are you checking .?
Renato
What fields keep nano created devices from performing or assimulating ? Magnetic fields ? Are do they assimilate ?
Stoney Reply
why we need to study biomolecules, molecular biology in nanotechnology?
Adin Reply
?
Kyle
yes I'm doing my masters in nanotechnology, we are being studying all these domains as well..
Adin
why?
Adin
what school?
Kyle
biomolecules are e building blocks of every organics and inorganic materials.
Joe
Got questions? Join the online conversation and get instant answers!
Jobilize.com Reply

Get the best Algebra and trigonometry course in your pocket!





Source:  OpenStax, Năng lượng mặt trời- lý thuyết và ứng dụng. OpenStax CNX. Aug 07, 2009 Download for free at http://cnx.org/content/col10898/1.1
Google Play and the Google Play logo are trademarks of Google Inc.

Notification Switch

Would you like to follow the 'Năng lượng mặt trời- lý thuyết và ứng dụng' conversation and receive update notifications?

Ask