安柏# 發問時間: 科學化學 · 2 0 年前

和融合反應是什麼??

握想了解什麼適合融合反應,因為這個字眼常常看到但是不知道是什麼意思。謝謝

2 個解答

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  • luo
    Lv 6
    2 0 年前
    最佳解答

    應該是 " 核融合 "  吧!核融合核能分兩種,其一為核分裂能,另一種即核融合能。前者係重元素(如鈾,鈽等)分裂所發出之能量;後者為輕元素(如氫及其同位數氘、氚)結合成重元素(如氦等)所發出之能量。太陽能係源自核融合反應,此外如熱核彈或氫彈亦均利用核融合原理製成。 什麼叫做核融合反應呢?氚為氫的同位素,由一質子及二中子構成。氘可以從海水中提取,而氚則不存在於天然界中。以上四個反應式中,各反應均有能量釋出,為何會有這種釋出能量呢? 當吾人檢查核力時,可發現原子序於40至80之間為最穩定的原子,而當原子序超過80以後就都有一個天然放射性的趨勢。並且會分裂成二較輕而在穩定區域內的元素,此種趨勢即核分裂原理之基礎。在另一方面當原子序小於40時,即有合成變為較重元素之趨勢。上述分裂與融合之反應均有質量欠缺(mass defect)現象,由愛因斯坦質能互換原理:E=mc2,吾人獲知會有巨大能量發生,而後者又較前者放出的能量約多出三至四倍。 當然分裂與融合之間仍具有基本不同點,例如,核分裂為自然的現象,只要可分裂燃料質量夠多達到臨界狀況即能發鏈鎖反應;但是在核融合方面,由於首先要讓核子與核子之間能夠很「靠近」才可能有反應發生,故必須外加相當的能量破除庫倫電位障壁。此因核子(氘核子及氚核子)係帶正電,其會互相排斥。如要得到一相當大的反應速率時,則必須加溫到10Kev以上,亦即相當於109K的溫度(1K相當於1.42×10-23焦耳;又1ev=1.16×104K)。而在如此高的溫度下,所有物質早就游離化了,吾人稱此種游離化狀態叫做電漿(plasma)或稱為離子氣體(ionized gas)。 天文學家曾說:「宇宙中物質有99﹪均以離子狀態存在」。其意思是說,太空裏由於各星體均是融合作用,其所發射出高能量之電磁波、宇宙線使幾乎所有的物質均被離子化了,地球幸有外層的電離層、臭氧層及大氣層的保護,使得透過來之輻射波強度減弱,人類才得以生存。 於地球上見到電漿的機會非常多,不過是不純的電漿,例如,電焊及電弧燈在兩個弧(arc)之間就有電漿存在,如所發出的強光即是。日光燈的照明,事實上即利用此種電漿發光原理(當然那並不太強故需塗上螢光劑,讓電子或離子打在螢光物質上將動能轉變為螢光);天上打雷是因大氣層上的電位差而發生閃電現象,此種電能亦可以觸發電漿的產生。 基本上電漿為離子之集合體,由於離子與離子之間有庫倫電力的影響,故要詳細分析相當困難,另一方面電漿亦具有流體的性質,故許多流體力學分析法均可以應用,於科學上即稱其為磁流體動力學(Magneto-Hydrodynamics簡稱MHD)。 簡言之,核融合之研究即想辦法將電漿侷限於一隔離的空間,使其相互碰撞,但在另一方面,此又是熱力學上不平衡的現象,因此只有期望吾人能用強有力的辦法成功地侷限那些電漿。換言之,這就是擴散與侷限之間的一項競爭,最後電漿終是要擴散開,但如果吾人能在此發生之前就先獲得融合反應所產生之熱量,則人類將可擁有『取之不盡,用之不竭』之核融合能了!

  • 匿名使用者
    2 0 年前

    融合過程 氫核即為質子。縱然在高溫的太陽核心,因受強大的靜電斥力的限制,質子–質子對撞而融合為氘(2H)的機率非常的低,據估算每個質子融合的速率約為5*10-18 1/秒,是個非常緩慢的過程,但太陽核心有近1056個質子,故每秒仍有近1039個質子完成融合。 氫融合為氦的主要流程為 1H + 1H →2H + e+ + υe(微中子)2H + 1H →3He + γ3He + 3He →4He + 2 1H。淨反應可寫成 4 1H →4He + 2 e+ + 2 υe(微中子) + 能量。正電子(e+)與一般電子相遇後,相互湮滅產生二個X射線,故氫歷經質子–質子鏈的融合反應,可以簡單的表示成 4 1H →4He + 2 υe(微中子) + 能量而此處所產生的微中子屬於電子家族,故又常稱為電子微中子(electron neutrino),微中子為電中性,至於其靜態質量為零或近乎零,仍是物理學與天文學的重要懸案。  質量與能量等效 氦的質量較四個單獨的氫之質量小,由愛因斯坦的質–能公式告訴我們 ΔE = Δm c2c為光在真空中的傳遞速率,也就是〝損失的質量轉變成能量的釋出〞。 4個氫核的質量= m4H = 6.693*10-27 kg 1個氦核的質量= mHe=6.645*10-27 kg 在氫融合過程的質量損失=Δm = 0.048*10-27 kg, 相當於有近0.72% 的質量損失。而一次氫核融合所釋出的能量為 ΔE =Δm c2= (0.048*10-27 kg)*(3*108 m/sec)2 =0.43*10-11 J =1*10-12 卡  一公克的氫約有6*1023個氫核,每一次氫核融合用掉4個氫核產生1*10-12 卡的能量, 所以1公克的氫在核融合過程中可產生 (6.02*1023/4)(1*10-12 = 1.5 * 1011卡 如以這一公克的氫進行核融合來煮沸冰水,每一公克的水從0℃增高到100℃的沸水需要100 卡的熱量, 所以1公克的氫在核融合的過程中所產生的能量可將1500公噸的水煮沸!

    參考資料: 知識+
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