Question

5．太陽向外輻射的能量主要來自于其內(nèi)部的氫核聚變反應(yīng)．其反應(yīng)過程可簡化為4個(gè)氫核（${\;}_{1}^{1}$H）聚變成氦核（${\;}_{2}^{4}$He），同時(shí)放出2個(gè)正電子（${\;}_{1}^{0}$e）和2個(gè)中微子（ν_e），則該氫核聚變的核反應(yīng)方程式為4${\;}_{1}^{1}$H→${\;}_{2}^{4}$He+2${\;}_{1}^{0}$e+2ν_e．研究表明，銀河系的年齡約為t=3.8×10¹⁷s，每秒鐘銀河系產(chǎn)生的能量約為P=1×10³⁷J，現(xiàn)假定該能量全部來自上述氫核聚變反應(yīng)，則銀河系中氦的含量約為2%（最后結(jié)果保留一位有效數(shù)字）（銀河系質(zhì)量為M=3×10⁴¹kg，氦核質(zhì)量為m_α=6.6443×10^-27kg，一次氫核聚變反應(yīng)所釋放的能量為△E=4.14×10^-12J）．

Answer 1

分析 根據(jù)質(zhì)量數(shù)與質(zhì)子數(shù)守恒，即可書寫核反應(yīng)方程；
根據(jù)公式E=Pt求得產(chǎn)生總能量，再根據(jù)次氫核聚變反應(yīng)所釋放的能量，從而求得氦核數(shù)量，最后依據(jù)每個(gè)氦核質(zhì)量，求得氦核總質(zhì)量，從而即可求解．

解答 解：根據(jù)質(zhì)量數(shù)與質(zhì)子數(shù)守恒，則有，氫核聚變的核反應(yīng)方程式為：4${\;}_{1}^{1}$H→${\;}_{2}^{4}$He+2${\;}_{1}^{0}$e+2ν_e．
銀河系中產(chǎn)生的總能量E=Pt，代入數(shù)據(jù)可得：E=3.8×10⁵⁴J，
一次氫核聚變反應(yīng)所釋放的能量為：△E=4.14×10^-12J，
所以銀河系中氦核的數(shù)量為：n=$\frac{E}{△E}$=9.18×10⁶⁵個(gè)，
每個(gè)氦核質(zhì)量為：m_α=6.6443×10^-27kg，
所以銀河系中氦核的總質(zhì)量為：m=nm_α=6.1×10³⁹kg，
而銀河質(zhì)量為：M=3×10⁴¹kg，
所以銀河系中氦的含量約為：$\frac{m}{M}$×100%=2%．
故答案為：4${\;}_{1}^{1}$H→${\;}_{2}^{4}$He+2${\;}_{1}^{0}$e+2ν_e，2%．

點(diǎn)評 考查核反應(yīng)方程的書寫規(guī)律，掌握如何建立正確的物理模型是解題的關(guān)鍵，注意求出銀河系中氦核的數(shù)量是重點(diǎn)．