Посмотрев на таблицу менделеева, мы видим, что онаначинается водородом, а кончается ураном. начинается с легких элементов,кончается тяжелыми. есть еще другой способ освобождения и энергии. этот путь основан на преобразовании ядер легкихэлементов, расположенных в начале таблицы менделеева. только энергия,выделяющаяся при этих преобразованиях, называется не ядерной, а термоядерной.приставка термо определяет способ освобождения этойэнергии. термос по-гречески означает тепло. термоядерная энергия этоэнергия, получаемая при тепла. оказывается, если два ядра атомов легких элементов сблизитьмежду собой вплотную, то между ними произойдет ядерная реакция. в результатеэтой реакции из двух легких ядер образуется более тяжелое ядро и выделяетсяэнергия причем этой энергии на единицу массы выделяется значительно больше,чем при делении тяжелых ядер.такая ядерная реакция называется реакцией синтеза т.е. слияния , а энергия энергией синтеза ядер. это и есть термоядернаяэнергия. для выделения заметной энергии нужно, чтобы термоядернаяреакция происходила во всем объеме вещества. и чтоб разогнать все ядра веществанадо воспользоваться нагреванием. ведь при нагревании тела скорость движенияатомов следовательно, и ядер увеличивается. значит, если нагреть вещество,состоящее из ядер легких элементов, до достаточно высокой температуры, тоначнется термоядерная реакция. энергии, выделяющейся при этой реакции, хватит идля поддержания реакции, и для полезного использования. а энергия выделитсяогромная. если при делении одного грамма урана выделяется энергия,эквивалентная энергии, получаемой при сгорании двух с половиной тонн угля, топри синтезе одного грамма легких ядер выделится энергия, эквивалентная энергииуже десятков тонн каменного угля. чтобы реакция пошла достаточно интенсивно нужны десяткимиллионовградусов, а достигнутые в технике температуры малы. они не превышают пяти-шести тысяч градусов. но в 1950 г. двое советских ученых академики сахаров и тамм впервые предложили один из способов получения сверхвысоких температур в земных условиях. их идея заключалась в том, чтобы через плазму пропускать электрический ток большой силы в десятки тысяч ампер. пропускать такой ток можно только импульсами длительностью в доли секунды.ведь никакие проводники не выдержат такого тока, они сразу расплавятся. но в момент пропускания тока под действием возникающих электродинамических сил плазма сожмется в тонкий шнур, имеющий огромную температуру. таким образом, если плазма получена из атомов легких элементов, то можно ожидать возникновения термоядерной реакции при пропускании через нее электрического тока. именно об этих опытах большого коллектива советских ученых и рассказал в 1956 г. в харуэлле игорь васильевич курчатов. но неимоверные трудности стоят на пути осуществления контролируемой термоядерной реакции. именно контролируемой, потому что неконтролируемая,взрывная термоядерная реакция происходит при взрыве водородной бомбы. проблема использования термоядерной энергии по праву считается проблемой 1 современной науки. ее решение позволит навсегда избавить человечество от угрозы энергетического голода. ведь моря и океаны содержат огромные запасы тех самых легких ядер, которые необходимы для термоядерной реакции.
Пусть в результате в калориметре установилась температура T0. Очевидно, что вода и калориметр будут нагреваться до T0, а гиря остывать до этой температуры.
Составим уравнение теплового баланса для системы "калориметр-вода-гиря", считая, что обмен энергией с окружающей средой отсутствует (сколько тепла отдала гиря - столько и забрали калориметр с водой) :
mВ*cВ*(T0-TВ) +mК*cК*(T0-TК) =mГ*cГ*(TГ-T0),
где mВ - масса воды, cВ - удельная теплоемкость воды, TВ -начальная температура воды в градусах Кельвина.
mК - масса калориметра, cК - удельная теплоемкость латуни, TК - начальная температура калориметра в градусах Кельвина.
mГ - масса гири, cГ - удельная теплоемкость железа, TГ - начальная температура гири в градусах Кельвина.
Подставив в это уравнение cВ=4200 Дж/кг0С, cК=380 Дж/кг0С, cГ=460 Дж/кг0С, и учитывая, что температура в градусах Кельвина = температуре в градусах Цельсия+273, найдём искомую температуру T0:
Составим уравнение теплового баланса для системы "калориметр-вода-гиря", считая, что обмен энергией с окружающей средой отсутствует (сколько тепла отдала гиря - столько и забрали калориметр с водой) :
mВ*cВ*(T0-TВ) +mК*cК*(T0-TК) =mГ*cГ*(TГ-T0),
где mВ - масса воды, cВ - удельная теплоемкость воды, TВ -начальная температура воды в градусах Кельвина.
mК - масса калориметра, cК - удельная теплоемкость латуни, TК - начальная температура калориметра в градусах Кельвина.
mГ - масса гири, cГ - удельная теплоемкость железа, TГ - начальная температура гири в градусах Кельвина.
Подставив в это уравнение cВ=4200 Дж/кг0С, cК=380 Дж/кг0С, cГ=460 Дж/кг0С, и учитывая, что температура в градусах Кельвина = температуре в градусах Цельсия+273, найдём искомую температуру T0:
T0=(mГ*cГ*TГ+mВ*cВ*TВ+mК*cК*TК) /(mВ*cВ+mК*cК+mГ*cГ)
T0=(0,5*460*373+0,15*2400*285+0,2*380*285)/(0,5*460+0,15*2400+0,2*380)
Т0=210050/666=315,39 0К = 42,39 0С