Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Középiskolai Fizikatanári Ankét, Kaposvár 2009 A négy kölcsönhatás és a csillagok (Dr. Sükösd Csaba) 2009. április 18. 1/18 A négy kölcsönhatás és a csillagok.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Középiskolai Fizikatanári Ankét, Kaposvár 2009 A négy kölcsönhatás és a csillagok (Dr. Sükösd Csaba) 2009. április 18. 1/18 A négy kölcsönhatás és a csillagok."— Előadás másolata:

1 Középiskolai Fizikatanári Ankét, Kaposvár 2009 A négy kölcsönhatás és a csillagok (Dr. Sükösd Csaba) április 18. 1/18 A négy kölcsönhatás és a csillagok Dr. Sükösd Csaba Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Nukleáris Technika Tanszék

2 Középiskolai Fizikatanári Ankét, Kaposvár 2009 A négy kölcsönhatás és a csillagok (Dr. Sükösd Csaba) április 18. 2/18 TARTALOM 1.Gravitáció •Egy részecskére •Részecske-rendszerre (viriál tétel) 2. Elektromágneses kölcsönhatás •Sugárzás •Plazma, energiatranszport 3. Erős kölcsönhatás •Fúzió 4. Gyenge kölcsönhatás • Szűk szelep és „fék” 5. Főági csillagok (pl. Nap) stacionárius működése 6. Mi történik, ha fogy az üzemanyag? 7. Összefoglalás

3 Középiskolai Fizikatanári Ankét, Kaposvár 2009 A négy kölcsönhatás és a csillagok (Dr. Sükösd Csaba) április 18. 3/18 1. Gravitáció Centripetális gyorsulás: ebből A teljes energia: Gravitációs paradoxon: a részecske energiája csökken, a mozgási energiája nő. (mozgási energia) gravitációs helyzeti energia Egy részecskére

4 Középiskolai Fizikatanári Ankét, Kaposvár 2009 A négy kölcsönhatás és a csillagok (Dr. Sükösd Csaba) április 18. 4/18 (Viriál tétel) Tömegpontok rendszere Matematikai azonosság: (Newton II) (mozgási energia) Ezekkel Tehetetlenségi nyomaték (  ) Mozgási energia (K) Viriál (  ) Viriál tétel

5 Középiskolai Fizikatanári Ankét, Kaposvár 2009 A négy kölcsönhatás és a csillagok (Dr. Sükösd Csaba) április 18. 5/18 Ha az erő a gravitációs erő akkor a viriál: a teljes gravitációs energia Az egyensúly feltétele: A viriál tételből kapjuk: Teljes mozgási energia Teljes gravitációs energia (időben ne változzon)

6 Középiskolai Fizikatanári Ankét, Kaposvár 2009 A négy kölcsönhatás és a csillagok (Dr. Sükösd Csaba) április 18. 6/18 Következmények: 1) Ha akkor a hőmozgás „győz”, a gravitáció nem tudja megtartani a csillag anyagát, a csillag szétoszlik (esetleg szétrobban) 2) Ha akkor a hőmozgás nem tudja „megtartani” a csillag anyagának a súlyát. A teljes mozgási energia a hőmozgással van kapcsolatban! A viriál tétel szerint egyensúly akkor van, ha A csillag összehúzódik, és közben felmelegszik!

7 Középiskolai Fizikatanári Ankét, Kaposvár 2009 A négy kölcsönhatás és a csillagok (Dr. Sükösd Csaba) április 18. 7/18 Végül kapjuk: Pl. egyatomos ideális gázra részecskeszám ~ M Gömbalakú, egyenletes sűrűségű anyag grav. energiája: A viriál tételből Az összehúzódás vége? Tömegtől függ! Ha az elektronok meg tudják állítani fehér törpe...ha a neutronok meg tudják állítani neutroncsillag...egyébként fekete lyuk (Közben több különböző állapoton is átmegy HR Diagram HR Diagram egyébként nova, szupernova, majd...

8 Középiskolai Fizikatanári Ankét, Kaposvár 2009 A négy kölcsönhatás és a csillagok (Dr. Sükösd Csaba) április 18. 8/18 2. Elektromágneses kölcsönhatás: Stefan-Boltzmann törvény: L a kisugárzott teljesítmény (luminozitás) Következmények: 1)T a csillag színéből, L a csillag távolságának ismeretében meghatározható, így a csillag mérete becsülhető 2)A sugárzás miatt a csillag energiát veszít. Ha nem pótolja semmi, akkor összehúzódik (és felmelegszik) Mivel ezért Azaz minél jobban összehúzódik, annál melegebb, és annál nagyobb teljesítménnyel sugároz!! INSTABIL !

9 Középiskolai Fizikatanári Ankét, Kaposvár 2009 A négy kölcsönhatás és a csillagok (Dr. Sükösd Csaba) április 18. 9/18 Csak akkor lehet stabil, ha a kisugárzott energiát valami pótolja (nem a gravitációs összehúzódás)! Csakhogy! A kisugárzás a felszínen történik, a melegedés pedig az egész térfogatban! ENERGIA-TRANSZPORT! A hő csak akkor terjedhet kifelé, ha belül egyre melegebb van! Rétegek alakulnak ki Központi mag (legmelegebb) Energiatranszport fotonokkal (sugárzási zóna) Konvekciós zóna (áramlások) Külső sugárzási zóna (fotoszféra, Napfelszín) Napkorona

10 Középiskolai Fizikatanári Ankét, Kaposvár 2009 A négy kölcsönhatás és a csillagok (Dr. Sükösd Csaba) április /18 Központi mag (legmelegebb): T ~ 10 6 – 10 7 K Hővezetési zóna: ~10 4 – 10 5 K Az anyag plazma állapotban Plazma: ionok és elektronok nem-kötött rendszere rendszere Tulajdonságai: • elektromosan semleges Energiatranszport hoszzú időt vesz igénybe (évszá- zadok), fotonok szabad úthossza nagyon kicsi Nap mágneses viharai, napfoltok, korona fűtése • jó vezető (szabad töltések vannak benne) • hat rá a mágneses mező • a plazmafrekvenciánál kisebb frekvenciákat nem engedi át • mozgása mágneses mezőt kelt

11 Középiskolai Fizikatanári Ankét, Kaposvár 2009 A négy kölcsönhatás és a csillagok (Dr. Sükösd Csaba) április /18 3. Erős kölcsönhatás A csillag csak akkor lehet stabil, ha a kisugárzott energiát nem a gravitációs összehúzódás, hanem valami más pótolja! Atommag fúzió A fúziót a Coulomb-taszítás gátolja magas hőmérséklet A fúziót az alagút-effektus segíti ! Például: A Boltzmann-faktor mutatja meg, hogy E energiájú részecskék milyen arányban vannak Nagyobb energiájú részecskék könnyebben áthatolnak a Coulomb-gáton

12 Középiskolai Fizikatanári Ankét, Kaposvár 2009 A négy kölcsönhatás és a csillagok (Dr. Sükösd Csaba) április /18 Az Univerzum létrejöttekor a „kemény” (barionikus) anyag kb. 75% H és 25% He-ból állt. Nehezebb elemek csak a csillagokban jönnek/jöttek létre. Gamowablak Alagút effektus Boltzmann eloszlás Energia E Energia E A fúzió egy energia- tartományban megy végbe (Gamow-ablak)! A Gamow-ablak „terü- lete” mutatja a reak- ciósebességet. Függ a hőmérséklettől ( T )! A fúzió „üzemanyaga”

13 Középiskolai Fizikatanári Ankét, Kaposvár 2009 A négy kölcsönhatás és a csillagok (Dr. Sükösd Csaba) április /18 Milyen reakciók lehetnek ezekből (H,He)? Nem létezik „diproton”! Nem létezik 5 Li, szétesne, ha keletkezne 8 Be felezési ideje 2∙ s, szétesik Egyedül az erős kölcsönhatás nem tudná fűteni a csillagokat! Mivel az Univerzum fiatal, a csillagokban létrejött anyagok csak igen kis arányt képviselnek. Ma is főleg 75% H és 24% He a keletkező új csillagok fő „üzemanyaga”.

14 Középiskolai Fizikatanári Ankét, Kaposvár 2009 A négy kölcsönhatás és a csillagok (Dr. Sükösd Csaba) április /18 4. Gyenge kölcsönhatás Roppant kis valószínűségű, de végbemegy ! Egy kiszemelt proton átlagosan milliárd évekig vándorol a Napban (és ütközik állandóan), míg egyszer fuzionál ! Ez a FÉK! Ha csak erős kölcsönhatás lenne, a Nap nagyon rövid idő alatt „elégetné” az üzemanyagát! Emiatt tud évmilliárdokig egyenletesen energiát adni!

15 Középiskolai Fizikatanári Ankét, Kaposvár 2009 A négy kölcsönhatás és a csillagok (Dr. Sükösd Csaba) április /18 „Csak az első lépés a nehéz!” (p-p ciklus) Összességében:

16 Középiskolai Fizikatanári Ankét, Kaposvár 2009 A négy kölcsönhatás és a csillagok (Dr. Sükösd Csaba) április /18 Stacionárius főági csillagok működése (pl. Nap) Energiavesztés felszíni sugárzással Gravitációsösszehúzódás Hőmérséklet növekedése Energiatranszport a felszínre Gravitációsösszetartás Fúziósenergiatermelés

17 Középiskolai Fizikatanári Ankét, Kaposvár 2009 A négy kölcsönhatás és a csillagok (Dr. Sükösd Csaba) április /18 Mi történik, ha fogy az üzemanyag? Protonsűrűség csökken ritkábbak a reakciók A gravitáció „besegít” összébb húzódás Melegedés a fúzió magasabb fokozatra kapcsol A csillag mérete csökken, a luminozitása nő! Pl. a Nap luminozitása milliárd évente kb. 5%-al nő A H egyre gyorsulva „ég ki”, a He koncentráció nő, a központi mag egyre sűrűbb és melegebb, mígnem... A hármas alfa-folyamat beindul (ha elég nagy a csillag). Sőt: további elemek is keletkeznek A felszabaduló nagy energia óriásira fújja a csillag külső rétegeit vörös óriás (kilépünk a fősorozatból...)

18 Középiskolai Fizikatanári Ankét, Kaposvár 2009 A négy kölcsönhatás és a csillagok (Dr. Sükösd Csaba) április /18 ÖSSZEFOGLALÁS A gravitáció: összetart összetart energiát ad, s hőmérsékletet szabályoz energiát ad, s hőmérsékletet szabályoz Az elektromágneses kölcsönhatás: energialeadást tesz lehetővé (sugárzás) energialeadást tesz lehetővé (sugárzás) energiatranszportban van szerepe energiatranszportban van szerepe mágneses jelenségeket okoz mágneses jelenségeket okoz Az erős kölcsönhatás: energiát ad (fúzió) energiát ad (fúzió) felépíti a nehezebb elemeket (nukleoszintézis) felépíti a nehezebb elemeket (nukleoszintézis) A gyenge kölcsönhatás lehetővé teszi a fúzió első lépését lehetővé teszi a fúzió első lépését fékezi a fúziós folyamat sebességét, s ezzel fékezi a fúziós folyamat sebességét, s ezzel évmilliárdokra biztosítja a napfényt a Földnek évmilliárdokra biztosítja a napfényt a Földnek Hát nem csodálatosan szép a Világ (és a fizika) ??

19 Középiskolai Fizikatanári Ankét, Kaposvár 2009 A négy kölcsönhatás és a csillagok (Dr. Sükösd Csaba) április /18 Köszönöm a megtisztelő figyelmet Köszönöm a megtisztelő figyelmet

20 Középiskolai Fizikatanári Ankét, Kaposvár 2009 A négy kölcsönhatás és a csillagok (Dr. Sükösd Csaba) április /18


Letölteni ppt "Középiskolai Fizikatanári Ankét, Kaposvár 2009 A négy kölcsönhatás és a csillagok (Dr. Sükösd Csaba) 2009. április 18. 1/18 A négy kölcsönhatás és a csillagok."

Hasonló előadás


Google Hirdetések