原子核和电子共同组成了原子 , 在原子中 , 99.9%的质量是由原子核贡献的 。 也许是巧合 , 在咱们的太阳系中 , 太阳的质量占到太阳系的99.86% , 这么来看的话 , 地球、火星等行星的质量在太阳系中是多么的微不足道 。 虽然原子核占据了原子几乎所有的质量 , 但它的体积却只占原子体积的几千亿分之一 。
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原子核由质子和中子构成 , 它们统称为核子 。
一个质子的质量是1.007277u(u是用来衡量原子的质量单位)
一个中子的质量是1.008665u
【核电站与烧火做饭有哪些相似之处?】两者相加的质量是2.015942u , 按理是这样的 , 但实际上 , 当一个质子和一个中子共同组合成氘核的时候 , 其质量只有2.013552u 。 亏损了0.00239u , 根据爱因斯坦的质能方程 , 其转换的能量为2225000电子伏 , 这大约是一个碳原子和1个氧分子燃烧放出能量的54万倍 。
夸克禁闭
很多人在了解以上这些事实后 , 会情不自禁地总结出这么一个规律 , 即 , 两个微观粒子 , 越小 , 结合能似乎就越大 。 比如水结冰是分子与分子间作用力导致的 , 而燃烧是原子与原子的作用 , 到聚变时又是核子之间的作用 , 于是有人禁不住猜想 , 质子和中子都是由夸克组成的 , 要是把不同味的夸克结合在一起 , 放出的能量岂不是比聚变来得更有效率?然而不幸的是 , 由于“夸克禁闭” , 夸克不会单独存在 , 我们至今未能发现单独存在的夸克 。
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当我们施加能量迫使两个夸克分开时 , 其施加的能量大到足以生成另一对夸克 , 因此 , 单独的夸克不能直接被观测到 , 或是被分离出来 。
所以 , 到此为此吧 , 目前核聚变才是人类利用能源的最高级 , 同时也是最有效率的方式 。
化石燃料就像地窖里的500年陈酿
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上面的聚变反应中同时还产生了一个中子 , 它携带14.1兆电子伏的能量 , 加起来是17.6兆电子伏的能量 。 这大约是一个碳原子和1个氧分子燃烧放出能量的429万倍 。
如此高效的能源生产方式 , 若是不想办法利用它为人类的美好生活服务 , 实在是浪费的很!太阳以及宇宙中所有的星辰已经给我们做出示范 , 在能源日益紧张的今天 , 人类又怎能经得住它的诱惑?
就像牛肉 , 你说它如何如何不好 , 但你知道吗?你的大白米饭快吃完啦!就算你毅力强 , 现在能抵御牛肉带来的诱惑 , 但是以后呢?
煤和石油用一点就少一点儿 , 它们就像你后院地窖里的500年陈酿 , 喝一口就少半两 , 我们绝不能等到一切都捉襟见肘时 , 才被迫去研究如何获得聚变和裂变带来的能源 。
嗨 , 你可总算说到了当今核电站使用的裂变了 , 我们都记得 , 它可是铀原子的分裂而产生能量的 , 而不是结合!这又是怎么讲?
由于篇幅有限 , 请您关注《一起愉快地聊核电》系列 , 明儿咱们继续!
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