太陽上溫度那麼高,那麼多核燃料,為什麼不會一下反應完?
恰恰是太陽(核心)的溫度太高才導致不會一下子反應完
像太陽這樣持續穩定的發光的狀態叫做主序星狀態
維持主序星穩定的條件是兩個作用造成的平衡:
一個是恆星的大質量帶來的巨大的引力,吸引物質落向核心;
另一個是恆星熱核反應會造成高溫,而高溫輻射會帶來的輻射壓力,這個輻射壓是向外的
一個類似的例子是,氣體受到加熱以後會向外膨脹
引力過大—更多物質集中在核心—核心溫度更高—核反應更劇烈—釋放的熱量更多—輻射壓力更大—削弱了引力的影響
氫聚變需要足夠的溫度和壓力,只有位於太陽半徑四分之一範圍內最核心的那部分能夠達到條件;
由於外層物質不夠多,所以核心區溫度和壓力也只是剛剛超過反應條件一些而已,只能夠讓產能區緩慢地燃燒
事實上太陽產能區單位體積內能量轉化的效率比人體將食物轉化為能量的速率還低
相比之下,大質量恆星由於核心區溫度壓力非常高,燃燒速率比太陽快得多(反應速率與質量的4次方成正比),所以恆星質量越大,壽命越短,質量為太陽三四十倍的藍超巨星可能只燒個上千萬年就會爆發成超新星
在另一個極端,那些質量剛剛達到可以讓核心區發生聚變的紅矮星,壽命往往有數百上千億年,在他們面前,太陽已經算燒得快的了
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壽命1000億年不等於說已經有1000億歲啊...
The core is the only region in the Sun that produces an appreciable amount of thermal energy through fusion; 99% of the power is generated within 24% of the Sun"s radius, and by 30% of the radius, fusion has stopped nearly entirely
找了一些論文,但是沒有看到考慮量子隧穿之後的溫度下限;維基百科說核反應在0.3倍太陽半徑處幾乎完全停止,所以可以利用多方模型的結論倒推一下核反應的臨界溫度大約在開氏度左右,也就是說不是整個太陽都能達到核反應所需的溫度的,「一下子反應不完」這個說法不太準確。壓力增大的話會使溫度上升,不過最重要的原因還是溫度的高低。Sun
mit.edu 的頁面
只有太陽最核心的部分才有足夠的壓力發生聚變反應,絕大部分核燃料都在看熱鬧
那麼多核燃料,多到一下反應不完
太陽懵逼了,一下子反應不過來
因為核聚變的條件是非常苛刻的。
核聚變需要兩個帶正電荷的原子核靠近到強相互作用力起主導作用的距離上,這時的電勢能非常大。只有足夠熱的情況下,原子核才有一定概率聚變。
太陽表面只有6000K,遠遠不夠。
而太陽表面的氫和氦同時受到向內的引力和向外的輻射,達到了平衡,所以不會全掉進溫度極高的核心參加聚變。
上面有些高票回答不切題,題主問的是為什麼不會一下子反應完。其實就好比黑洞的形成過程一樣,不斷吞噬物質的同時也會在視界外不斷的拋出物質和射線,質量越大就越猛烈,黑洞形成就越緩慢。太陽也是這樣,內部的核反應會向外釋放大量能量和物質,阻礙外層的核燃料進入,所以不會一下子燒完。
我覺得題主疑惑的是理論上核聚變呈指數級變化為什麼沒燒完,我想可能是條件不夠理想不能夠實現指數級變化,純屬個人猜測,希望能拋磚引玉(PS:我也遇到過自己問的問題沒說太明白的,但回答很多隻抖機靈的真的很想吐槽)
黑洞形成和恆星聚變其實是同一過程
引力往裡壓,產生高溫高壓發生核聚變;核聚變發出巨大的熱,試圖把物質拋出去。
對於太陽這樣穩定的恆星,引力與聚變使得整個星球出於平衡狀態。
對於老年恆星,「燃料」即將耗盡,反應的烈度下降,因此引力逐漸佔據上風,於是整個星球往裡坍縮,或者最後成為白矮星之類的星體,或者成為黑洞…
而為什麼沒有一下子反應完?
因為滿足條件的高溫高壓只有星球中心的一部分,反應過程中,聚變形成的重原子被拋出去,作為燃料的輕原子不斷湧入,維持著反應進行…
說白了,你家房子著火還得分幾個階段,太陽那麼大,好歹也得給人一點時間對不?
以上,純屬民科。
因為太陽還不夠大,溫度還不夠高,核燃料還不夠多。
核聚變本身有自散的傾向,它是一個平衡的負反饋系統,而不是越燒越快的正反饋系統。因為它需要超高溫和超高壓,而本身又釋放極其巨大的能量,因此有一小部分原子核聚變了就很容易把反應材料炸開而停下來。假如地球那麼大一團氫氣即使內部點燃了核聚變也會因為迅速炸開而熄滅。太陽是靠著它巨大的質量產生的重力才使它的核心有了穩定的產生核聚變的條件。而即使是這樣的聚變按百分比來說也是非常緩慢的。質量更大的恆星在核心處會有更高的壓力和溫度,因而會燒得更快些。
壺水燒開了,達到了沸點,水面以下也在沸騰,但是為什麼沒有一下蒸發完?
原因很多了,高票的答案都給出公式了
在核心部位溫度高,但不代表每個原子都達到了反應的溫度
聚變放出的能量輻射出來的多一些
手機回答,就寫簡單一些
太陽的核聚變分為好幾個階段,其中第一個階段叫做質子-質子反應,也就是兩個質子合成為一個氘原子核,這裡面需要一個質子釋放出一個正電子,並轉化為中子
這一步驟進展得非常緩慢,因為它不但不能釋放能量,反而是吸收能量的。事實上,以太陽核心的溫度和壓力,單個質子是無法發生這個反應的。那為什麼太陽還能夠燃燒呢?因為量子效應,有一部分質子獲得了足夠的能量,發生了這個反應,合成了氘,後面的核聚變才能進行下去。
這個概率是很低的,同時這個概率又是相對固定的,因此,太陽才能這麼穩定而又緩慢的燃燒幾十億年。
剩下的核燃料跟我一樣,看到你們這些燃燒的核燃料懵圈了。。。
反應放出的能量會驅散外層的氫導致只有核心在燃燒
從外往裡燒需要一個過程,雖然燒的很快,但是架不住太陽大啊
天若有情天亦老 我為太陽續一秒
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