宇宙中为什么铁核最稳定?
主要是取决于恒星的质量大小,像太阳这种恒星,在宇宙来说是很小也比较少见的恒星,它的质量只足以把氢聚变成氦,然后氢耗尽时就会把氦聚变成碳,再把碳聚变成氧,如此维持燃烧,是不会产生氮气的首先要搞清楚的是,聚变是由于恒星强大的向内引力所造成的,所以恒星是处于聚变产生能量向外爆发产生外推力,引力把恒星向内压缩引力两种力的平衡状态的,也就是说,一旦能量耗尽,聚变停止,恒星的引力就会获胜,聚变停止或变慢的瞬间,引力会在几毫秒之内把恒星向内挤压缩成白矮星,超新星,中子星,或如果是超大质量恒星则会变成黑洞。(因为质量超大,引力和核心的聚变非常剧烈,在引力挤压恒星内部的同时引力也大得在积压空间和时间的本身,因而挤压成黑洞。)但像太阳这样质量的恒星的引力是不足以再把碳和氧聚变成铁,也就是说,在太阳这种质量的恒星在制造出碳的时候,就已经临死期不远了,一旦氧耗尽,太阳内部的引力获胜,会在瞬间挤压内部的核心,最终会挤压到只有原体积的百万分之一左右大小的白矮星,(白矮星是以碳和氧构成的星体,聚变停止但仍然继续燃烧,仍会发光发热。)而更重的一些元素,例如金,银,铂这些比铁更重的元素是来自于更大的单一恒星,因为事实上大多数的恒星都是成对饶行的,所以大质量的单一恒星不多见,这些恒星在死亡的时候内部核心不断被引力挤压,当恒星的体积变得越来越小但密度变得越来越大时,核心就累积起越来越多的能量,最终爆炸,这些爆炸非常短暂,在剧烈爆炸的过程中,铁变成了钴,钴再变成镍,然后继续变成金,铂,铀,银;但因为这些爆炸都非常短暂,所以制造出的这些比铁更重的元素都是那么的稀有。
许多超过10倍太阳质量的大质量恒星在氦燃烧阶段膨胀成为红超巨星,一但核心的燃料耗尽,它们会继续燃烧比氦更重的元素。核心继续收缩直到温度和压力能够让碳融合。这个过程会继续,经历氖燃烧过程,氧燃烧过程产生和硅燃烧过程,结果产生稳定的同位素铁56,接近恒星生命的终点。核聚变在恒星内部可能在数层壳层中发生。每一层燃烧着不同的燃料,燃烧的最外层是氢,第二层是氦,依序向内。当铁被制造出来就到达了最后的阶段。因为铁原子的比结合能(这个概念高中课本上有,江苏省是选修3-5)比任何元素都大,也就是说铁原子等中等大小的原子是最稳定的。由铁原子形成其它原子都需要吸热。如果核反应继续,铁核的燃烧不仅不会释放出能量,相反还要消耗能量。同样的,铁核的分裂也不会释放出能量。而恒星没有外来热源的话铁元素就不会转化了。
铁的平均核子质量最小.每种元素的原子核内包含的一定数量的质子和中子叫做核子,它们的数量称为核子数.它们的总质量除核子数就是平均核子质量.在核反应过程前后,核子数是没有变化的,但是总质量却发生了变化,体现为平均核子质量的变化.在元素周期表中排在铁前边的元素的平均核子质量都高于铁,而且随着向铁的靠近而逐步降低;而排在铁后边的元素则其平均核子质量不断的升高,铁的平均核子质量是最低的.在恒星聚变过程中从氢到氮,从氮到铝一直到铁,平均核子质量一直减小,一直有能量放出.铁如果发生聚变反应就不会有能量放出,所以无法支持庞大的引力(万有引力)使恒星表面物质迅速向内塌缩(恒星内部温度压强都远高于表面,所以内部聚变进程最快,最先产生铁)发生一次所谓的超新星爆发,抛出一部分物质后,其核心成为一个黑洞.而在这个超新星爆发的过程中产生了铁以后的高位元素,铁的聚变反应就在这个过程中发生.高质量元素只有在超新星爆发过程中才会产生,在全宇宙中的比例都比较小,所以比较珍贵,例如黄金. 在宇宙中,最重要的天体就是恒星,恒星利用核聚变将轻元素转化为重元素的过程中释放能量发光放热,其中氢元素巨变能量释放最多,随着原子质量的增加,聚变效率越差,而铁是一个临界点,聚变铁元素时,需要的能量与释放的能量平衡,而铁元素以后的元素聚变反而要吸收能量,这样以来恒星就灭亡了。
主要是取决于恒星的质量大小,像太阳这种恒星,在宇宙来说是很小也比较少见的恒星,它的质量只足以把氢聚变成氦,然后氢耗尽时就会把氦聚变成碳,再把碳聚变成氧,如此维持燃烧,是不会产生氮气的首先要搞清楚的是,聚变是由于恒星强大的向内引力所造成的,所以恒星是处于聚变产生能量向外爆发产生外推力,引力把恒星向内压缩引力两种力的平衡状态的,也就是说,一旦能量耗尽,聚变停止,恒星的引力就会获胜,聚变停止或变慢的瞬间,引力会在几毫秒之内把恒星向内挤压缩成白矮星,超新星,中子星,或如果是超大质量恒星则会变成黑洞。(因为质量超大,引力和核心的聚变非常剧烈,在引力挤压恒星内部的同时引力也大得在积压空间和时间的本身,因而挤压成黑洞。)但像太阳这样质量的恒星的引力是不足以再把碳和氧聚变成铁,也就是说,在太阳这种质量的恒星在制造出碳的时候,就已经临死期不远了,一旦氧耗尽,太阳内部的引力获胜,会在瞬间挤压内部的核心,最终会挤压到只有原体积的百万分之一左右大小的白矮星,(白矮星是以碳和氧构成的星体,聚变停止但仍然继续燃烧,仍会发光发热。)而更重的一些元素,例如金,银,铂这些比铁更重的元素是来自于更大的单一恒星,因为事实上大多数的恒星都是成对饶行的,所以大质量的单一恒星不多见,这些恒星在死亡的时候内部核心不断被引力挤压,当恒星的体积变得越来越小但密度变得越来越大时,核心就累积起越来越多的能量,最终爆炸,这些爆炸非常短暂,在剧烈爆炸的过程中,铁变成了钴,钴再变成镍,然后继续变成金,铂,铀,银;但因为这些爆炸都非常短暂,所以制造出的这些比铁更重的元素都是那么的稀有。
许多超过10倍太阳质量的大质量恒星在氦燃烧阶段膨胀成为红超巨星,一但核心的燃料耗尽,它们会继续燃烧比氦更重的元素。核心继续收缩直到温度和压力能够让碳融合。这个过程会继续,经历氖燃烧过程,氧燃烧过程产生和硅燃烧过程,结果产生稳定的同位素铁56,接近恒星生命的终点。核聚变在恒星内部可能在数层壳层中发生。每一层燃烧着不同的燃料,燃烧的最外层是氢,第二层是氦,依序向内。当铁被制造出来就到达了最后的阶段。因为铁原子的比结合能(这个概念高中课本上有,江苏省是选修3-5)比任何元素都大,也就是说铁原子等中等大小的原子是最稳定的。由铁原子形成其它原子都需要吸热。如果核反应继续,铁核的燃烧不仅不会释放出能量,相反还要消耗能量。同样的,铁核的分裂也不会释放出能量。而恒星没有外来热源的话铁元素就不会转化了。
铁的平均核子质量最小.每种元素的原子核内包含的一定数量的质子和中子叫做核子,它们的数量称为核子数.它们的总质量除核子数就是平均核子质量.在核反应过程前后,核子数是没有变化的,但是总质量却发生了变化,体现为平均核子质量的变化.在元素周期表中排在铁前边的元素的平均核子质量都高于铁,而且随着向铁的靠近而逐步降低;而排在铁后边的元素则其平均核子质量不断的升高,铁的平均核子质量是最低的.在恒星聚变过程中从氢到氮,从氮到铝一直到铁,平均核子质量一直减小,一直有能量放出.铁如果发生聚变反应就不会有能量放出,所以无法支持庞大的引力(万有引力)使恒星表面物质迅速向内塌缩(恒星内部温度压强都远高于表面,所以内部聚变进程最快,最先产生铁)发生一次所谓的超新星爆发,抛出一部分物质后,其核心成为一个黑洞.而在这个超新星爆发的过程中产生了铁以后的高位元素,铁的聚变反应就在这个过程中发生.高质量元素只有在超新星爆发过程中才会产生,在全宇宙中的比例都比较小,所以比较珍贵,例如黄金. 在宇宙中,最重要的天体就是恒星,恒星利用核聚变将轻元素转化为重元素的过程中释放能量发光放热,其中氢元素巨变能量释放最多,随着原子质量的增加,聚变效率越差,而铁是一个临界点,聚变铁元素时,需要的能量与释放的能量平衡,而铁元素以后的元素聚变反而要吸收能量,这样以来恒星就灭亡了。