太阳的能量来源于哪里?
太阳的能量来自于内部的核聚变反应。
其实,核聚变反应就像氢弹爆炸一样。它是太阳内部四个氢原子核聚变成一个氢原子核的过程。在这个过程中,太阳会释放大量的能量,也会不断地燃烧氢。但这种燃烧不需要借助氧气,而且燃烧之后会变成一种新的元素。
据天文学家们分析,太阳是一颗黄矮星,黄矮星的寿命大致为100亿年。太阳中储备的氢元素可以供它燃烧100亿年。那么,现在太阳已经将近50亿岁了,还有50亿年的氢元素可供太阳使用。
构造
根据太阳活动的相对强弱,太阳可分为宁静太阳和活动太阳两大类。宁静太阳是一个理论上假定宁静的球对称热气体球,其性质只随半径而变,而且在任一球层中都是均匀的,其目的在于研究太阳的总体结构和一般性质。在这种假定下,按照由里往外的顺序,太阳是由核心、辐射区、对流层、光球层、色球层、日冕层构成。光球层之下称为太阳内部;光球层之上称为太阳大气。
太阳的能量来自核聚变,四个氢原子聚变成一个氦原子,这是最高效的核聚变,有千分之七的质量损失。聚变产生的能量是化学物质燃烧能量的数千万倍。
1KG的氢原子聚变成为0.993KG的氦原子,释放出的能量相当于4千吨石油和6千吨煤。核聚变需要一千万度以上的高温才能发生,太阳中心温度可达1500万摄氏度,压力相当于3000亿个大气压,在巨大的压力下,太阳每秒钟使用6亿吨的氢原子参与聚变,其中有400万吨的物质转化为能量,随时都在进行着四个氢核聚变成一个氦核的热核反应。
太阳能的价值
太阳是位于太阳系中心的恒星,它几乎是热等离子体与磁场交织着的一个理想球体。太阳的核心区域虽然很小,半径只是太阳半径的1/4,但却是产生核聚变反应之处,是太阳的能源所在地。
太阳能可以说是取之不尽、用之不竭的,又无污染,是最理想的能源。太阳每时每刻都在向地球传送着光和热,有了太阳光,地球上的植物才能进行光合作用。据计算,整个世界的绿色植物每天可以产生约4亿吨的蛋白质、碳水化合物和脂肪,与此同时,还能向空气中释放出近5亿吨的氧,为人和动物提供了充足的食物和氧气。
以上内容参考 科普中国——太阳的热能从哪来?
太阳的能量来源有两种:1.氢气在压力的作用下,能量密度升高释放能量,自旋动能亏损,原子半径缩小,聚变成重原子;2.质子与电子结合成中子,中子衰变释放能量。假设氢气全部成为中子,氢原子的自旋动能全部释放。
太阳核聚变过程:氕聚变成氘,氘聚变成氚,氘和氚聚变成氦等原子。
2H(1、0)+e→H(1、1)
H(1、1)+ H(1、0)+e→H(1、2)
H(1、1)+H(1、2)→He(2、2)+1n
1个中子衰变所释放的能量N=10.7×10-13j=6.68MeV
1千克氢含有6.02214076×1026个氢原子,1个氕自旋动能N=10.278×10-13j=6.42MeV
1千克氕原子动能N=6.02214076×1026×10.278×10-13=61.9×1013j=38.7MeV
太阳每秒释放的能量N=MP=6.3×1011千克×6.19×1014焦耳/千克=3.9×1026焦耳
地球每秒接收到的太阳能N=3.7×1017焦耳,占太阳释放能量的10亿分之一。
太阳的核聚变具有可控性。可控性的原因是太阳的热辐射率是稳定的,热辐射率与辐射面积成正比。当温度上升时压力下降,核反应减速;当温度下降时压力上升,核反应加速,太阳内部压力保持动态平衡。