<< 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

what does nano mean?
Anassong Reply
nano basically means 10^(-9). nanometer is a unit to measure length.
Bharti
do you think it's worthwhile in the long term to study the effects and possibilities of nanotechnology on viral treatment?
Damian Reply
absolutely yes
Daniel
how to know photocatalytic properties of tio2 nanoparticles...what to do now
Akash Reply
it is a goid question and i want to know the answer as well
Maciej
characteristics of micro business
Abigail
for teaching engĺish at school how nano technology help us
Anassong
Do somebody tell me a best nano engineering book for beginners?
s. Reply
what is fullerene does it is used to make bukky balls
Devang Reply
are you nano engineer ?
s.
fullerene is a bucky ball aka Carbon 60 molecule. It was name by the architect Fuller. He design the geodesic dome. it resembles a soccer ball.
Tarell
what is the actual application of fullerenes nowadays?
Damian
That is a great question Damian. best way to answer that question is to Google it. there are hundreds of applications for buck minister fullerenes, from medical to aerospace. you can also find plenty of research papers that will give you great detail on the potential applications of fullerenes.
Tarell
what is the Synthesis, properties,and applications of carbon nano chemistry
Abhijith Reply
Mostly, they use nano carbon for electronics and for materials to be strengthened.
Virgil
is Bucky paper clear?
CYNTHIA
so some one know about replacing silicon atom with phosphorous in semiconductors device?
s. Reply
Yeah, it is a pain to say the least. You basically have to heat the substarte up to around 1000 degrees celcius then pass phosphene gas over top of it, which is explosive and toxic by the way, under very low pressure.
Harper
Do you know which machine is used to that process?
s.
how to fabricate graphene ink ?
SUYASH Reply
for screen printed electrodes ?
SUYASH
What is lattice structure?
s. Reply
of graphene you mean?
Ebrahim
or in general
Ebrahim
in general
s.
Graphene has a hexagonal structure
tahir
On having this app for quite a bit time, Haven't realised there's a chat room in it.
Cied
what is biological synthesis of nanoparticles
Sanket Reply
what's the easiest and fastest way to the synthesize AgNP?
Damian Reply
China
Cied
types of nano material
abeetha Reply
I start with an easy one. carbon nanotubes woven into a long filament like a string
Porter
many many of nanotubes
Porter
what is the k.e before it land
Yasmin
what is the function of carbon nanotubes?
Cesar
I'm interested in nanotube
Uday
what is nanomaterials​ and their applications of sensors.
Ramkumar Reply
what is nano technology
Sravani Reply
what is system testing?
AMJAD
preparation of nanomaterial
Victor Reply
how did you get the value of 2000N.What calculations are needed to arrive at it
Smarajit Reply
Privacy Information Security Software Version 1.1a
Good
Berger describes sociologists as concerned with
Mueller Reply
Got questions? Join the online conversation and get instant answers!
QuizOver.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