Zadanie: Matura CKE Maj 2013 (Fizyka Rozszerzona)

Question

Zadanie 6. Słońce (10 pkt)
Przypuszcza się, że Słońce powstało około 4,6 miliarda lat temu z obłoku gazu i pyłu nazywanego protogwiazdą. Po trwającym kilkadziesiąt milionów lat okresie kurczenia się obłoku Słońce stało się gwiazdą ciągu głównego. Zawartość wodoru w jądrze młodego Słońca wynosiła ok. 73%, a obecnie w wyniku ciągu reakcji termojądrowych spadła do 40%. Około 98% energii w Słońcu jest produkowane w cyklu $p	ext{-}p$, w którym z czterech protonów powstaje jądro helu. Cykl ten jest wydajniejszy w temperaturach jądra gwiazdy rzędu $10^7\ 	ext{K}$, natomiast w wyższych temperaturach (występujących w gwiazdach o masach większych niż Słońce) bardziej wydajny jest cykl CNO (węglowo-azotowy). Gdy zapasy wodoru się wyczerpią, co nastąpi po kolejnych 5 mld lat, Słońce zmieni się w czerwonego olbrzyma i po odrzuceniu zewnętrznych warstw tworzących mgławicę planetarną zacznie zapadać się pod własnym ciężarem, przeistaczając się w białego karła. Następnie przez wiele miliardów lat będzie nadal stygło, stając się brązowym, a później czarnym karłem. Pytanie 1: Zadanie 6.1 (2 pkt)
Na wykresie Hertzsprunga-Russella przedstawiono ewolucję Słońca. Uzupełnij opis, wpisując w odpowiedniej kolejności właściwe nazwy etapów ewolucji, odpowiadające numerom na wykresie.
1. [luka1]
2. [luka2]
3. [luka3]
4. [luka4]
5. [luka5]
[img1] Pytanie 2: Zadanie 6.2 (2 pkt)
Uzupełnij schematy reakcji jądrowych cyklu CNO.
$^{...}_{...}	ext{p} + ^{12}_{6}	ext{C} ightarrow ^{...}_{...}	ext{N} ightarrow ^{...}_{...}	ext{C} + \beta^+ + 
u_e$
$^{...}_{...}	ext{p} + ^{13}_{...}	ext{C} ightarrow ^{...}_{7}	ext{N}$
$^{...}_{...}	ext{p} + ^{...}_{7}	ext{N} ightarrow ^{15}_{...}	ext{O} ightarrow ^{15}_{...}	ext{N} + \beta^+ + 
u_e$
$^{...}_{...}	ext{p} + ^{...}_{...}	ext{N} ightarrow ^{12}_{6}	ext{C} + ^{...}_{...}	ext{He}$
[odp_otwarta1] Pytanie 3: Zadanie 6.3 (2 pkt)
Zawarty we wprowadzeniu do zadania opis cyklu $p	ext{-}p$ „z czterech protonów powstaje jądro helu” jest uproszczeniem, w którym pominięto pewne inne cząstki uczestniczące w tym cyklu.
a) Z czterech protonów nie może powstać tylko jądro helu, ani tylko jądro helu oraz energia w postaci kwantów promieniowania elektromagnetycznego lub neutrin. Napisz nazwę prawa fizycznego, które opisuje to ograniczenie.
[odp_otwarta1]
b) Napisz nazwy dwóch różnych rodzajów lekkich cząstek, które oprócz jądra helu powstają z czterech protonów.
[odp_otwarta2] Pytanie 4: Zadanie 6.4 (2 pkt)
Odwołując się do budowy jąder atomowych, wyjaśnij:
a) dlaczego reakcje syntezy mogą zachodzić tylko w wysokich temperaturach.
[odp_otwarta1]
b) dlaczego cykl CNO wymaga wyższych temperatur niż cykl $p	ext{-}p$.
[odp_otwarta2] Pytanie 5: Zadanie 6.5 (2 pkt)
Iloraz energii wiązania jądra atomowego $\Delta E$ przez liczbę masową jądra $A$ nazywamy właściwą energią wiązania jądra. Wybierz i podkreśl poprawny wykres przedstawiający schematycznie zależność właściwej energii wiązania od liczby masowej jąder atomowych.

[img1]
[wybor1]
Napisz, dlaczego energię jądrową możemy uzyskiwać w procesach rozpadu jąder ciężkich i w procesach syntezy jąder lekkich.
[odp_otwarta1]

Instytut Maturalny · Accepted Answer

Odpowiedź 1: 1. gwiazda ciągu głównego, 2. czerwony olbrzym, 3. biały karzeł, 4. brązowy karzeł, 5. czarny karzeł Odpowiedź 5: Wykres b

Zobacz również podobne zadania

Chcesz zobaczyć więcej rozwiązań z przedmiotu Fizyka Rozszerzona?