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太陽(yáng)中心的“核反應(yīng)區(qū)”不斷地發(fā)生著輕核聚變反應(yīng),這是太陽(yáng)輻射出能量的源泉。已知太陽(yáng)向外輻射能量的總功率為P1,太陽(yáng)中心到火星中心的距離為L(zhǎng),火星的半徑為r,且r遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于L.火星大氣層對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收和反射、太陽(yáng)輻射在傳播過(guò)程中的能量損失,以及其他天體和宇宙空間的輻射均可忽略不計(jì)。
(1)太陽(yáng)中心的典型輕核聚變反應(yīng)是4個(gè)質(zhì)子(
1
1
H)聚變成1個(gè)氦原子核(
4
2
He)同時(shí)產(chǎn)生2個(gè)正電子(
0
1
e),寫出該聚變反應(yīng)方程。
(2)求在時(shí)間t內(nèi),火星接收來(lái)自太陽(yáng)輻射的總能量E。
(3)自然界中的物體會(huì)不斷地向外輻射電磁波,同時(shí)也會(huì)吸收由其他物體輻射來(lái)的電磁波,當(dāng)輻射和吸收平衡時(shí),物體的溫度保持不變。如果某物體能完全吸收入射的各種波長(zhǎng)的電磁波而不發(fā)生反射,這種物體就稱為黑體。已知單位時(shí)間內(nèi)從黑體表面單位面積輻射的電磁波的能量I與黑體表面熱力學(xué)溫度T的4次方成正比,即I=σT4,其中σ為已知常量。
①若將火星看成表面溫度相同的黑體,求輻射和吸收達(dá)到平衡時(shí),其表面平均溫度T的表達(dá)式;
②太陽(yáng)輻射電磁波的能量來(lái)源于如圖甲所示的太陽(yáng)中心的“核反應(yīng)區(qū)”?!昂朔磻?yīng)區(qū)”產(chǎn)生的電磁波在向太陽(yáng)表面?zhèn)鞑サ倪^(guò)程中,會(huì)不斷被太陽(yáng)的其他部分吸收,然后再輻射出頻率更低的電磁波。為了研究“核反應(yīng)區(qū)”的溫度,某同學(xué)建立如下簡(jiǎn)化模型:如圖乙所示,將“核反應(yīng)區(qū)”到太陽(yáng)表面的區(qū)域視為由很多個(gè)“薄球殼層”組成,第1“薄球殼層”的外表面為太陽(yáng)表面;各“薄球殼層”的內(nèi)、外表面都同時(shí)分別向相鄰內(nèi)“薄球殼層”和外“薄球殼層”均勻輻射功率相等的電磁波(第1“薄球殼層”的外表面向太空輻射電磁波,最內(nèi)側(cè)的“薄球殼層”的內(nèi)表面向“核反應(yīng)區(qū)”輻射電磁波),如圖丙所示;“核反應(yīng)區(qū)”產(chǎn)生的電磁波的能量依次穿過(guò)各“薄球殼層”到達(dá)太陽(yáng)的表面,每個(gè)“薄球殼層”都視為黑體,且輻射和吸收電磁波的能量已達(dá)到平衡,所以各“薄球殼層”的溫度均勻且恒定。
已知“核反應(yīng)區(qū)”的半徑與太陽(yáng)半徑之比約為R:R0=1:4,太陽(yáng)的表面溫度約為T0=6×103K,所構(gòu)想的薄球殼層數(shù)N=1.0×1012.據(jù)此模型,估算“核反應(yīng)區(qū)”的溫度T的值,并指出該模型的主要缺點(diǎn)。
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:109引用:1難度:0.3
相似題
  • 1.兩個(gè)動(dòng)能均為0.59MeV的氘核對(duì)心正碰,聚變后生成氦3,同時(shí)放出一個(gè)中子。已知氘核的質(zhì)量為3.3426×10-27kg,氦3的質(zhì)量為5.0049×10-27kg,中子的質(zhì)量為1.6745×10-27kg,假設(shè)碰前的動(dòng)能和聚變中釋放出的核能都轉(zhuǎn)變成了氦3和中子的動(dòng)能。求:
    (1)寫出上述核反應(yīng)方程;
    (2)核反應(yīng)中釋放的核能(單位用MeV,保留三位有效數(shù)字);
    (3)核反應(yīng)中產(chǎn)生的氦3的動(dòng)能(單位用MeV)。

    發(fā)布:2024/11/11 8:0:1組卷:64引用:1難度:0.3
  • 2.1932年,有人使動(dòng)能為0.5MeV的質(zhì)子與靜止的
    7
    3
    Li核碰撞,發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)同樣的新核產(chǎn)生,這個(gè)核反應(yīng)方程式為
    .實(shí)驗(yàn)中測(cè)得放出的那兩個(gè)新核的動(dòng)能之和為17.6MeV,已知上述反應(yīng)中放出的那種新核的質(zhì)量為6.6466×10-27kg,
    1
    1
    H和
    7
    3
    Li的質(zhì)量分別為1.6726×10-27kg和11.6505×10-27kg,則反應(yīng)中質(zhì)量虧損Δm=
    kg,按愛因斯坦質(zhì)能關(guān)系,相當(dāng)于放出
    MeV的能量,這個(gè)計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合得很好,從而證實(shí)了愛因斯坦的質(zhì)能方程.

    發(fā)布:2024/11/10 8:0:1組卷:24引用:1難度:0.7
  • 3.兩個(gè)動(dòng)能均為0.35MeV的氘核對(duì)心正碰,聚變后生成氦3,同時(shí)放出一個(gè)中子。已知氘核的質(zhì)量為3.3426×10-27kg,氦3的質(zhì)量為5.0049×10-27kg,中子的質(zhì)量為1.6745×10-27kg.假設(shè)碰前的動(dòng)能和聚變中釋放出的核能都轉(zhuǎn)變成了氦3和中子的動(dòng)能。求:
    (1)寫出上述核反應(yīng)方程;
    (2)核反應(yīng)中釋放的核能(單位用MeV,保留三位有效數(shù)字);
    (3)核反應(yīng)中產(chǎn)生的氦3的動(dòng)能(單位用MeV)。

    發(fā)布:2024/11/11 8:0:1組卷:102引用:3難度:0.7
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