现代科学研究表明,太阳可以不断向外辐射能量其来源是它内部的核聚变反应,其中最主要的核反应方程是 2 0-1 e + 4

现代科学研究表明,太阳可以不断向外辐射能量其来源是它内部的核聚变反应,其中最主要的核反应方程是
2 0-1
e
+
4 11
H
42
He
+释放的核能.若太阳内部只有这一种核反应,且这些“释放的核能”最后都以可见光的形式辐射,其平均频率为6.0×10 14 Hz.在地球上与太阳光垂直的每平方米截面上,通过的太阳能辐射功率为P=1.35×10 3 W/m 2 .已知普朗克常量h=6.63×10 -34 J•s,质子质量m p =1.6726×10 -27 kg,
42
He
质量m α =6.6458×10 -27 kg,电子质量m e =0.9×10 -30 kg,光速c=3×10 8 m/s,太阳到地球之间的距离r=1.5×10 11 m.求:
(1)每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能;
(2)在地球上与太阳光垂直的每平方米截面上1s内接收到的太阳辐射光子的个数;
(3)每年太阳由于发光所减少的质量.
nombx 1年前 已收到1个回答 举报

badboy0000 花朵

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(1)根据质量亏损和质能关系,可知每发生一次该核反应释放的核能为
△E=(4m p +2m e -m α )c 2
代入数值,解得:△E=4.2×10 -12 J
(2)设每秒内在地球上与太阳光垂直的每平方米截面上光子的个数为N,
根据题设条件可知 E 0 =Pt=Nhν,所以 N=
Pt
hv
代入数值,解得:N=3.4×10 21
(3)设1s内太阳辐射的能量为E 1 ,1年内太阳辐射的能量为E,每年太阳由于发光减少的质量为m.
根据题设条件可知E 1 =4πr 2 P,E=E 1 t=4πr 2 Pt
根据质量亏损和质能关系可知E=△E=△mc 2
所以每年太阳由于发光减少的质量 △m=
△E
c 2 =
4π r 2 P t 年
c 2
代入数值,解得:△m=1.3×10 17 kg
答:(1)每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能为4.2×10 -12 J
(2)在地球上与太阳光垂直的每平方米截面上1s内接收到的太阳辐射光子的个数为3.4×10 21 个.
(3)每年太阳由于发光所减少的质量为1.3×10 17 kg.

1年前

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