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燃烧一定需要氧气吗(太阳上的氧气为什么能燃烧46亿年)

更新时间:2024-03-11 17:30:54   作者:网友投稿   来源:网友投稿点击:



燃烧需要氧气是众所周知的。天空中的太阳是一个巨大的火球,它离我们太远了,看上去很小。太阳照了我们几千年,怎么还烧不完?阳光的燃烧需要氧气吗?

实际上太阳已经持续燃烧了大约46亿年。太阳是太阳系的主宰,它比其他八个行星都要早几千万年,而我们的地球已有四十五亿年的历史。这段时间并非推测,而是采用放射性同位素年量法测量的。

燃烧一定需要氧气吗(燃烧需要大量氧气,太阳上的氧气为什么能燃烧46亿年?)(图1)

阳光是一个巨大的火球,但是它通过燃烧而发光,即不需要氧气。火焰产生化学反应,而太阳产生核反应。不同之处在于,化学反应只限于原子水平,而核反应进入原子核水平则能使一种元素变为另一种元素。

化学反应燃烧是一种氧化反应,不一定需要氧气参与,但反应前后元素的种类并没有改变。举例来说,碳与氧的反应产生二氧化碳,二氧化碳也含有碳与氧。

燃烧一定需要氧气吗(燃烧需要大量氧气,太阳上的氧气为什么能燃烧46亿年?)(图2)

确切地说,太阳是一个巨大的等离子体火球。太阳面温度在5500度左右,太阳核心温度在1500万度左右。如此高温,任何物质都会熔化,只有等离子存在。

不仅太阳的核心区域温度很高,而且压力很大,有条件发生核聚变反应。太阳系主要由氢气构成,只有中央区域的氢气有机会聚集形成氦,释放出大量能量。核聚变是利用氢弹进行反应,只不过方式和太阳不一样,如果人类能控制核聚变,人类就不用长期担心能源问题。

燃烧一定需要氧气吗(燃烧需要大量氧气,太阳上的氧气为什么能燃烧46亿年?)(图3)

两个氢原子核,也就是两个质子,在太阳内部聚集成一个重原子核。重质是氢的同位素,重的原子核由质子和中子组成。接着,氢原子核(又称原子核)与重原子核聚合成氦3。氦核由两个质子和一个中子组成。最终,两个氦3原子核(比氦3多一个中子)聚集成氦4原子核,太阳内的氢聚集成氦,这一过程结束。

太阳光看起来整体上是红色的,但是核聚变只发生在核心区域,而且不受自身重力的影响。另外,太阳质量占整个太阳系的99%,是地球的33万倍。就体积而言,大约130万个地球尽管太阳每秒都会释放出巨大的能量,但消耗这些能量的物质对太阳而言也只是十万八千里。

燃烧一定需要氧气吗(燃烧需要大量氧气,太阳上的氧气为什么能燃烧46亿年?)(图4)

根据科学家的说法,太阳内部的氢气每秒聚集约6亿吨,形成5.958亿吨氦,并在每秒内燃烧420万吨氢。这些失去的物质以能量的形式释放出来,我们所感受到的光和热只是其中一部分。在过去的46亿年里,太阳一直在燃烧,失去了大约100种地球质量的物质,但是这还不到太阳质量的0.1%。据科学家预测,太阳至少可以燃烧数十亿年。

按照爱因斯坦的质量能力公式,核聚变理论上质量能力转化率可以达到0.7%,而煤燃烧时质量仅为0.000028%,在化学反应过程中质量是确定的。同样,核聚变所产生的能量是如此高效率,以至于只需消耗少量物质就可以产生巨大能量。

燃烧一定需要氧气吗(燃烧需要大量氧气,太阳上的氧气为什么能燃烧46亿年?)(图5)

就拿裂变来说,它的质量转化率大约是核聚变反应的四分之一,只有1千克铀238的裂变产物,相当于2000吨优质煤的燃烧产物。在核聚变条件下,只需少量物质就能释放能量。

如果太阳产生化学反应,不燃烧就会消失,地球上没有生命存在,人类也不会存在。

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