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揭秘核聚变与核裂变能量来源:科学奥秘大解析

各位老铁们好,相信很多人对揭秘核聚变与核裂变能量来源:科学奥秘大解析都不是特别的了解,因此呢,今天就来为大家分享下关于揭秘核聚变与核裂变能量来源:科学奥秘大解析以及的问题知识,还望可以帮助大家,解决大家的一些困惑,下面一起来看看吧!

不得不说这是一个好想法,理论上来讲,所有的元素都是可以进行核聚变或者核裂变的,那么在可以随意操控核反应的前提下,我们先让一堆轻原子不停地聚变,并从中获取能量,等到这些轻原子聚变成重原子了,我们再让重原子裂变,然后又从中获取能量……如此反复,岂不是就是传说中的永动机了?

然而想法虽然是好的,但是我们却似乎忽略了一个问题,那就是核聚变和核裂变反应所产生的能量,到底是从哪里来的?

我们将组成原子核的质子、中子、反质子、反中子统称为“核子”,很显然,一个原子核拥有的核子数越多,它的质量就越大。需要指出的是,原子核的质量并不与其核子数成正比,研究表明,不同元素的原子核,其核子的平均质量都是不一样的,如下图所示(图中横轴为原子序数,纵轴为核子的平均质量)。

从上图中我们可以看到,在各种元素中,铁元素(Fe)的原子核的平均核子质量是最轻的,这就意味着原子序数低于铁元素的原子核,在聚变成更重的原子核的时候,是会损失质量的,相应的,原子序数高于铁元素的原子核,在裂变成更轻的原子核的时候,也是会损失质量的。

早在100多年前,伟大的物理学家爱因斯坦就已经指出,质量和能量是物质的不同属性,而且在它们之间还存在着明确的当量关系,并给出了著名的质能方程式(E = MC^2 )。因此就可以得出一个结论,即:核聚变和核裂变反应所产生的能量,其实就来自于核反应中的质量亏损。

有了以上的认识,我们就可以清楚地看到,即使我们可以精准地操控物质的核反应,不停地让比铁轻的元素发生核聚变,又不停地让比铁重的元素发生核裂变,也不可能得到永恒的能量,这是因为物质的质量会不断地减少。

除此之外,在这个过程中,还会不可避免地出现铁元素,而由于铁元素的平均核子质量是最轻的,不管是让它发生核裂变还是核聚变,都需要输入额外的能量,因此我们是不可能通过这类核反应的方式在铁元素上获得能量的。

话又说回来,在宇宙所有的物质中,氢和氦这两种轻元素的质量就占了差不多98%,如果有一天我们人类真的可以随意操控核反应(哪怕是最简单的氢核聚变反应),那么我们也可以得到多得难以想象的能量,从而让我们的文明等级得到迅速地提升。

正因为如此,全世界的人们都对可控核聚变充满了希望,并为此投入大量的人力、物力,致力于攀登这座人类科技的巅峰。值得一提的是,在可控核聚变的领域,我们中国在世界上是处于领先地位的,我国新一代可控核聚变研究装置——“中国环流器二号M”(HL-2M 托卡马克)将在2020年投入相关实验的运行,据悉该装置采用了非常先进的结构和控制方式,将有望产生超过2亿摄氏度的温度(太阳核心的温度约为1500万摄氏度)。

好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见`

用户评论

毒舌妖后

这题太酷了!我一直很好奇原子里面究竟藏着多少能量。

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烟花巷陌

老师说核聚变和核裂变都可以产生巨大能量,看来这真是一个很有意思的科学领域。

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清羽墨安

核物理学总是充满了神秘感,希望能了解它的原理更加深入。

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绝版女子

学习化学时接触过原子结构,但跟核反应的关系不太清楚啊,感觉要学习一下相关的知识。

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在哪跌倒こ就在哪躺下

这类课题真的可以锻炼人的思考能力,需要从很多角度去分析和理解这些现象。

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南宫沐风

能源问题是目前面临的挑战之一,了解核聚变和核裂变对人类社会的影响很有必要。

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虚伪了的真心

我对未来核能的应用一直很感兴趣,希望能发展到更安全、更清洁的方向。

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一尾流莺

这种能量转换原理是不是可以用在其他领域呢?好像可以想想。

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孤自凉丶

看起来这需要一定的数学基础才能理解吧?要好好练练数理逻辑能力。

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陌上蔷薇

学习科学知识真的很好,能开拓视野,让世界变得不再那么陌生。

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微信名字

希望学校能组织一次关于核物理学的参观学习活动,能更直观地了解这些知识。

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*巴黎铁塔

书上讲的太枯燥了,希望能有更生动有趣的讲解方式,更容易理解。

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走过海棠暮

这种能量的产生机制是不是和星际演化有关?两者之间还有关联吗?

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黑夜漫长

我想问问,核聚变反应真的可以实现可控能源吗?这可是个重大科学难题啊。

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像从了良

学习知识真是无穷尽的过程,永远有新的东西在等待我们去探索!

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万象皆为过客

能量问题确实值得关注,希望能早日找到清洁的可持续的能量来源。

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凉月流沐@

核聚变和核裂变都是很复杂的技术,需要多方面科学积累才能真正应用。

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孤岛晴空

通过学习这些知识,我们可以更好地理解宇宙万物的存在方式,也更珍惜我们现在的能源资源。

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