为什么核裂变,核聚变都放出能量?
核聚变和核裂变都是会产生能量的,这点毋容置疑!众所周知,原子弹和氢弹就分别是利用这个裂变和聚变原理制造的武器,在爆炸时会产生很强的破坏力,核电站也是利用裂变的活生生的例子!
试图用中子打击U原子以将中子黏在U原子上得到更重的原子,但世界上此实验一直失败,因此U遭到中子轰击后发生了裂变,从此发现了核裂变现象,随后才发现这个过程是释放能量的。
重原子核内带正电的质子很多,当中子轰击重原子核时,重原子核会分裂成两个中等原子核,这样两个中等原子核在静电斥力作用下加速远离,它们具有很大的动能,高速运动的原子核周围有变化的电场,变化的电场在远处产生垂直于电场的变化的磁场,变化的磁场在更远的空间又产生变化的磁场……,辐射到远处就是光能。这就是重原子核释放能量的过程及原理。
核裂变,核聚变都会使物质的质量减少,从而释放出能量,比燃烧产生的能量多得多,终有一天,人类会完全掌握物质与能量转换的秘密,任何物质都可以转换成能量。
核裂变是质量非常大的原子核才能发生的变化,变化的结果是比较小的质量的原子,不过还是相对比较大的原子。核聚变是质量非常小的原子核聚合的结果,变化的结果还是相对比较小的原子。按照原子物理学的观点,最稳定的应该是铁等元素。也就是聚变和裂变的最终结果就是铁等元素。所以,在比较老的恒星上会有比较多的铁。
于是核聚变就能释放巨大的能量,但是要引发核聚变并不容易,因为强力的作用范围非常小,原子核间必须克服质子的排斥力(电磁力),使质子间的距离达到强力作用范围后才能结合,比较直观的办法就是增加原子核的撞击速度和撞击频率,宏观条件就是增加温度和压力。
我们可以看到,一种元素在核反应中,是释放能量还是吸收能量,完全取决于聚变前后的平均核子质量(质子和中子统称为核子),然后能量变化满足质能方程。
只是在不同元素的核反应中,所需要的聚变条件各不相同,比如在大质量恒星内部发生的聚变反应,就取决于恒星内部的温度。