核融合是指由質量小的原子,例如說是氘或氚,在一定條件下(如超高溫和高壓),發生原子核互相聚合作用,生成新的質量更重的原子核,並伴隨著巨大的能量釋放的一種核反應形式。
根據愛因斯坦的質能互換原理:E = mc2 ,氘與氚做核融合反應後所減少的質量,約為0.01875 amu,轉換成能量,約為17.6MeV。核融合的能量非常大,氫彈就是利用核融合的原理製造的。核融合也是在太陽和許多恆星中經常進行著的反應。相較於核分裂來說,核融合的優點是沒有放射性汙染的顧慮。其原料可直接取自海水中的氘,來源幾乎取之不盡,可說是很理想的能源之一。
核融合首先要讓原子核與原子核之間能夠很「靠近」才可能有反應發生,因原子核帶正電,會互相排斥,故必須外加相當的能量,以破除庫倫電位障壁。當溫度達到一百萬K時,有些原子核移動的夠快,可以撞在一起,但是放出的能量還太小。直到大約三億五千萬K時,核融合反應才能釋放出足以自我維持的能量。而在如此高的溫度下,所有物質早就游離化了,這種游離化狀態叫做電漿(plasma)。
解密普朗克常数
郑州大学 刘三同 刘云柱
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提要:本理论把波频率单位Hz看作能量单位,从而发现普郎克常数的物理学意义,从此会对量子论有一个更为清新的认识。
关键词:理论物理学 普朗克常数
导语:本文中所有的观点不可能完全正确,但希望不会影响本文发表。上个世纪,爱因斯坦作为专利局的一名普通文员,发表了相对论,导出了诸如双生佯谬、时间曲缩等看似荒诞的理论,但却使物理学向前推进一大步;普朗克虽然正确地导出一个量子常数,由此而形成的量子电动力学虽然也已很成功,但仍不能使四力统一;薛定锷虽然发现了粒子波动方程,但他却将振幅平方错误地猜测为电子密度,进而推导出一系列错误理论,数年后才被一一纠正。但他们的论文都顺利发表了,这些小错误丝毫没有影响他们对物理学的巨大贡献和后人对他们的敬慕!
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刘三同,刘云柱,陈书章 2011年12月5日
普朗克常数从何而来?这还要从黑体辐射公式开始说起。科学家们在研究物体热辐射公式时,维恩假设辐出热能是质量粒子热运动造成,得出在高频区与实际相符合的公式,但在低频区与实际不相符合。也就是说,物体辐射出的高频光是粒子,辐射出的低频光不是粒子而是电磁波。相反,瑞利和金斯设想热辐出是电子运动造成的电子波,得出低频区与实际相符的公式,而在高频区与实际不符。后来普朗克就在瑞利-金斯公式的基础上,假设热辐出是电子运动的电磁波,但提出这种波的能量只能是一份一份的,而不是连续的,每份能量与波频率f正比为fh,结果得出在高频区和低频区都与实际完全相符合的公式。以后人们又惊奇地发现,在微观世界里,所有量的转换都遵守这样的量子化规律。
所谓常数都是由于度量取值不统一造成的,普朗克常数也不例外。我们假设磁旋能量单位是Ks -1(K为未知系数),SI制中是J(焦耳),Ks -1与J之间必有一个关系常数H,即1K/s=HJ。为了统一,我们用秒s的函数表示J,则1/s=(H /K)J。根据SI制量纲,J=Nm=(kgms-2 )m=kgm2s-2,代入(2-1)式得J=c-2kg,c-2就是SI制中焦耳与千克之间的并系常数。而kg的定义是:在4摄氏度时地表常压下取一升水的质量数,这个数值是人为定义的,任意性很大,而焦耳是根据千克派生的,因此焦(J)与频率单位赫兹(s-1)没有理论上必然关系,我们设赫兹与焦耳之间的关系常数H/K=h,则此常数必须用大量试验测得。大量的实验已经证明此常数约为H/K=h=6.626*10 -34(Js),此常数物理意义即:在空间曲度Q=1时(真空环境)观测,每1/s的磁振荡能量与6.626*10 -34J的能量相当,或者说,磁场振荡的频率为1时,每次振荡的能量就是hJ,这就是普郎克常数的意义。当然,当磁场频率为1/2时,每个波泡或磁旋周期的能量只有半个hJ。
同理,设质量的单位也是K/s,1K/s=Xkg,由kg =Jc2知:
K/X=hc-2kgs=7.372*10 -51kgs------------(6-1)
这就是真空中磁波质量子,我们用M表示,即M=K/X=hc-2kgs=h/c2,波泡或磁旋体通用质量公式为:
m=Mf--------------------------------(6-2)
因此磁波频率低于一赫兹时波泡质量比M更小,频率为零时质量为零,成为静场。感受者在一秒内f次穿梭静磁场两极时,或者让这个静磁场以频率f相对旋转起来时,静场相对频率变为fHz,静磁场相对质量就变为fM。
由SI制量纲中冲量单位Ns=kgms-2* s=kgms-1=kgc-1 知,粒子冲动量P=FT=mV,这表明1Ns与c-1kg 当量,则:P=mc---------------------------------------(6-3)
总之Q=1(真空)时,能量单位焦(J)用秒表示:
1 J=h-1(1/s)=1.508*10 33(1/s)--------------------- ----------(6-4)
或1/s=hJ=6.626*10 -34J
质量单位千克(kg)用秒表示:
1Kg=M-1(1/s)=1.36*10 50(1/s) -------------------------(6-5)
或1/s=Mkg= 7.372*10 -51kg,
力单位牛(N)用秒表示:
1N=(c h-1) (1/s2)=4.52*10 41 (1/s2) -------------------(6-5)
或 1s-2= hc-1N=2.21*10 -42 N
冲动量用秒表示为:
1Ns=4.52*10 41 (1/s) ------------------------------------(6-6)
或1s-1=2.21*10 -42 ( Ns)
SS制中质量、动量和能量单位都是1/s,说明真空中m、E、P三种物理量是完全等效的。由质能关系式E= mc2/Q2知,相对曲度越高的粒子外现能量越小,能量也就越难释放出来,粒子就越稳定,质密度也越高,粒子显得越冷。因此同级大小的粒子只有无进动时曲度最大,温度最低,热熵就是粒子相对进动率。在基本粒子中,曲扭用尽空间各个许可的旋转方向,曲度最高,因此物质能量最难释放出来,要想让质能表现出来,就尽可能破坏原粒子的正圆周曲线运动,迫使其产生最大的进动,直至脱离原曲扭轨道。粒子每脱离一个曲扭轨道,就会释放出该级别的曲扭能量,减少相应质量。
参考文献:
1、《费曼物理学讲议》作者:R.P费曼,R.B莱登,M.桑兹,上海科技出版社出版,FTP电子版,1989.12(1);
2、《时间简史》作者:史蒂芬.霍金,翻译:许明贤,吴忠超,湖南科技出版社出版,18-98-204;
3、《物理学简史》作者:张轩中,网络电子版;
4、《相对论导引》作者:赵展岳,清华大学出版社出版,2002.8;
5、《大学物理(第二版)》主编:屠庆铭,高等教育出版社出版,2006.12;
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