Zadanie: Matura CKE Maj 2005 (Fizyka Rozszerzona)

Question

Zadanie 31. Syriusz (14 pkt)
Zimą najjaśniejszą gwiazdą naszego nocnego nieba jest Syriusz. Pod tą nazwą kryje się układ dwóch gwiazd poruszających się wokół wspólnego środka masy. Syriusz A jest gwiazdą ciągu głównego, a Syriusz B jest białym karłem i nie można go zobaczyć gołym okiem. Pytanie 1: 31.1 (2 pkt)
Na podstawie tekstu i własnej wiedzy wymień dwie charakterystyczne cechy białych karłów.

1. [odp_otwarta1]
2. [odp_otwarta2] Pytanie 2: 31.2 (3 pkt)
Średnia gęstość Syriusza B wynosi $2,4 \cdot 10^9\ \dfrac{\text{kg}}{\text{m}^3}$, a jego promień $5,9 \cdot 10^6\ \text{m}$. Oblicz wartość przyspieszenia grawitacyjnego na powierzchni Syriusza B, pomijając wpływ Syriusza A.

Odp. [odp_otwarta1] Pytanie 3: 31.3 (2 pkt)
Na rysunku przedstawiono budowę wnętrza Syriusza A.

[img1]

Energia zawarta w jądrze gwiazdy transportowana jest na powierzchnię przez warstwę konwektywną, a z powierzchni fotosfery wypromieniowana w przestrzeń kosmiczną. Zapisz, czym różni się transport energii w wyniku konwekcji od transportu poprzez promieniowanie.

[odp_otwarta1] Pytanie 4: 31.4 (3 pkt)
Głównym źródłem energii Syriusza A są reakcje termojądrowe polegające na zamianie wodoru w hel za pośrednictwem węgla i tlenu (tzw. cykl CNO).

a. Uzupełnij równanie reakcji będącej częścią cyklu CNO.
$$^{14}_{7}\text{N} + [luka1] \to ^{15}_{8}\text{O} + \gamma$$

b. Poniżej zamieszczono równania dwóch przemian jądrowych cyklu CNO. Obok równań reakcji zapisz nazwę tego typu procesu jądrowego.
$$^{12}_{6}\text{C} + ^{1}_{1}\text{H} \to ^{13}_{7}\text{N} + \gamma$$ [luka2]

$$^{13}_{7}\text{N} \to ^{13}_{6}\text{C} + \text{e}^+$$ [luka3] Pytanie 5: 31.5 (4 pkt)
W zachodzącym w jądrze Syriusza A cyklu CNO najwięcej energii wydziela się podczas reakcji zamiany węgla w azot.
$$^{13}_{6}\text{C} + ^{1}_{1}\text{H} = ^{14}_{7}\text{N} + \gamma$$

Oblicz, ile jąder węgla w Syriuszu A musiałoby ulec tego typu reakcji, by wytworzona energia mogła w normalnych warunkach stopić 1 g lodu. Ciepło topnienia lodu wynosi $3,34 \cdot 10^5\ \text{J/kg}$. Masy jąder wodoru, węgla i azotu mają wartości odpowiednio równe:
$m_{\text{H}} = 1,673 \cdot 10^{-27}\ \text{kg}$, $m_{\text{C}} = 21,586 \cdot 10^{-27}\ \text{kg}$, $m_{\text{N}} = 23,245 \cdot 10^{-27}\ \text{kg}$

Odp. [odp_otwarta1]

Instytut Maturalny · Accepted Answer

Odpowiedź 1: Duża gęstość, małe rozmiary, wysoka temperatura, mała moc promieniowania. Odpowiedź 2: $a_g = 4 \cdot 10^6 \dfrac{	ext{m}}{	ext{s}^2}$ Odpowiedź 3: W zjawisku konwekcji przekaz energii jest wynikiem przemieszczania się materii, natomiast podczas promieniowania transportowana jest jedynie energia a jej nośnikiem są fale elektromagnetyczne. Odpowiedź 4: $\ce{^{14}_7N + ^{1}_1p -> ^{15}_8O + \gamma}$ Odpowiedź 5: $n \approx 2,65 \cdot 10^{14}$

Zobacz również podobne zadania

Chcesz zobaczyć więcej rozwiązań z przedmiotu Fizyka Rozszerzona?