给铁提供能量铁可不可以核聚变?

李路林


在宇宙大爆炸后的3~20分钟,由于空间里能量密度非常高,宇宙诞生第一批元素,它们主要是氢和氦。这就是太初核融合。由于空间的迅速膨胀,使得核融合停止。正因为如此今天的宇宙中氢的比例是物质中最高的,这使得太阳这类质量较低的恒星能够诞生,生物才能够演化出来。


图:宇宙大爆炸

氢和氦在重力的作用下形成了恒星,恒星在其核心处进行着核聚变反应,生成了氢以后的元素。核聚变反应是将两个较轻的原子核合并一个较重原子核的过程。这需要克服两个原子核之间的库仑力的排斥,将两个原子核压缩到强相互作用力起作用的范围。

图:氢合成氦4的过程



强相互作用力非常的强大,是四种基本作用力中最为强大的。它的作用是将夸克结合成质子和中子这样的强子。仅仅是泄露出来的一点就能够克服质子间的库仑力,将质子和中子束缚在一起形成原子核。但它的作用范围却十分的有限,只有10∧-15米,只在原子核中起作用。

较重的元素里质子数量较多,库仑力也就越强,这就需要更多的压力和温度(温度越高原子核运动速度越快,原子核间撞击的能量就越大)来进行核聚变反应。


图:大质量恒星晚年的洋葱结构

太阳这样较低质量的恒星,能够提供的压力和温度只能将氢聚变到碳和氧。最后形成由碳和氧构成的白矮星。而大质量的恒星能够将氢一直聚变到铁。铁进行核聚变反应合成镍时,吸收的热量远大于聚变释放的能量。这时,恒星的核心冷却,辐射压再也抵挡不住恒星的重力。于是,恒星外围物质向核心极速坍缩,并以极高的速度(光速的一半以上)撞击到核心上,高速的撞击提供了更加强大的能量,使得核聚变继续发生,产生了更多的铁以后的重元素。另外,中子星的合并也会产生重元素。



综上所述,铁是可以发生核聚变反应的,前提是需要提供更加强大的能量。这种能量只有超新星爆发或者中子星合并这样的大事件才能够提供。


讲科学堂


铁是最稳定的原子核,铁的原子序数是26,原子量是56,两个铁原子核聚变可以生成银到碲之间的重原子核。

两个铁原子核聚变生成银到碲的重原子核的过程中,两个铁核之间质子的静电斥力略大于它们核子之间的强核力。所以必须用略大于静电斥力的外力才能推动它们克服静电斥力结合在一起。

这个略大于斥力的外力对两个铁核所做的功,就是生成银到碲的重原子核所需要吸收的能量。也就是说需要吸收极少的能量,就可以使两个铁核聚变成银到碲之间的重核。

在原子核反应堆中,多余热能是很大的,温度是很高的,所以完全可以轻松吸收能量聚变成银到碲之间的重原子核。

同样的道理,就是47号银原子核,也可以吸收较多的能量聚变成94号钚原子核。钚是制造原子弹的材料,钚核内质子数很多,静电斥力很大,强核力相对较小,很不稳定,在中子的轰击下极易发生裂变,释放出巨大的结合核能。


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太阳的氢氦核聚反应,最终生成了铁,铁具有磁场,这个磁扬吸引着太阳系的一切行星,按既定轨道运行,不致混乱。

宇宙中恒星与其行星的原理就是这样。

有时,恒星上的铁块挥散到太空中,成为大小不一的铁陨石,这就顺便解释了铁陨石的产生原理。

人类目前科学还不能用倒施法,即不能让铁发生核聚变,因为铁是一些物质化学原素反应后的最终生成物。

太初有道,道与神同在,神造天地万物。

宇宙非大爆炸产生,而是在太初时,神所创造。

宇宙学是一门很深奥的东西,很多理论都只是猜想,今天,我的结论,也只能算猜想。



用户创维


我国大众科普目前做的已经很不错了,有很多人知道恒星内部聚变的终点是铁,知道当恒星经历过主序星阶段后,聚变反应停止,剩下遗骸的中心是聚变产物铁,但绝大部分人不知道铁也是可以参与核聚变反应的。

如果把原子核看作是一个团队,原子核中的质子中子看作是团队成员,那么聚变反应就如团队解散后重新组团的过程。

团队解散需要外界输入很大的能量,当团队重新组建时又放出很大的能量,通常情况下,团队优化重组,放出的能量比外界输入的能量更多。

铁原子核是一个非常稳定的团队,虽然很难被解散,但当外界输入的能量很大的情况下也是可以被解散的,不同于其他元素,铁团队解散后的成员重新组成新的团队时放出的能量比解散时输入的能量更小,因而铁原子核重新组队是一个不划算的过程。

恒星中的铁也有聚变的机会,超新星爆发时,引力吸引外部的物质向核心靠拢,放出巨大能量,可以让铁也参与核反应生成更重的元素。

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核先生科普


可以,但很困难。这是由铁的特殊性质决定的。

铁在宇宙中算得是最重要的元素之一。铁是大质量恒星在其核心制造的元素,依次是氦,碳,氧等等一直排到铁。在铁原子核中,有26个质子和至少同样多的中子。

铁的特殊性在于,在所有化学元素中,铁的每个粒子具有的总能量最小。这就意味着:如果我们通过裂变来分裂原子,它们就会吸收能量;如果我们通过聚变来合成铁原子,它们也会吸收能量。

这也是造成恒星死亡的重要原因。随着恒星在其内部制造和积累铁元素,,如果没有能量的来源和补充,这颗恒星就会在自己的重量下坍缩,然后再反弹形成超新星爆发。

所以说,铁如果发生聚变,就需要很大的能量。


思想有益


理论上是可以的。

元素从第一号元素氢开始到目前周期表的第118号元素,铁元素是核聚变、核裂变的分界元素。

铁之前的元素只有聚变才能放出能量,如果裂变则需要吸收能量,通常我们难以提供如此巨大的能量来使铁元素之前的元素发生核裂变;而铁之后的元素正相反,他们在裂变时放出能量,而在聚变时吸收能量。

铁元素自己在聚变时不会释放能量,所以铁元素相当稳定。如果非要对其进行聚变,则需要提供给他相当大的能量才行。目前我们的科技无法做到,这种能量只有在超新星爆炸的那个瞬间挤压的状态下才会发生。


科普军


铁是物质的一种。其实铁和其它物质一样,都是经过自己独特经历才形成现在的自我。

起决定性的因素是压力和温度,在宇宙中压力决定着温度,温度决定物质的存在的形态、形式。

而作用于压力的是质量,决定质量的是宇宙的二元性(即;阴阳宇宙)。



北芪2sunguixiang


铁元素26号,原子量是56,相比之下核子势能最低,不易自发核反应释放能量,但吸收能量可以发生核反应,无法当核能源用,


AUTUYG


可以!铁以后的元素就是这么一级一级聚变下去的产物。但是人工如果纯粹为了让铁实现聚变而聚变,理论上是可以的。但是首先这么做条件非常苛刻,现如今科技还远远达不到。其次消耗的能量大于释放的能量,得不偿失。


好心情王


当然能,不如铁以后的重元素哪来的?


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