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鐵元素是創造和毀滅的元素

發布時間:2021-11-22 08:11:53

⑴ 為何鐵元素下無法繼續聚變,之後的元素是怎麼形成的

仰望天空,宇宙中充滿了大大小小的物質結構,布滿了無數的恆星、星系、星系團;環顧四周,在我們身邊可以看到各種各樣的物質形式,有空氣、有水、有高樓大廈、有汽車、有各種生物等等,看到這樣一個紛繁的世界,我們難免不去想這些物質是怎麼來的?追其根本,物質的起源其實就是宇宙的起源,因為我們地球也只不過是宇宙中的一顆普普通通的由物質構成的星球。

其他更重的元素的誕生得益於超新星爆發或者是中子星相撞後產生的巨大能量並且會釋放出大量的高能中子,這些中子會被其他元素捕獲,使得元素變為更重的元素,鐵以後的元素都是這么來的,而這個過程被稱為快中子和慢中子捕獲過程。

宇宙最基礎的元素氫來自於大爆炸的核合成,而比氫重的元素來自於各種質量恆星聚變的結果,鐵元素之所以聚變不下去是因為它不再釋放能量,或導致核心聚變停止塌縮,毀滅整顆恆星,恆星在毀滅的過程中發生的中子捕獲過程,又為宇宙創造了比鐵更重的元素。

⑵ 鐵元素為什麼可以摧毀恆星

恆星中發生的核聚變反應是從氫的聚變開始的。先是由氫聚變為氦,然後依次是碳、氧、氖、鈉、鎂。。。。一直到鐵。能否發生核聚變及其可能性,由兩個因素決定,一是原子核的大小。原子核越小,核與核之間的電斥力越小,原子核之間就越容易靠近,也就越容易發生聚變。原子核越大,核與核之間的電斥力越大,就需要更大的熱運動速度,才能保證核與核之間相互接近,使強核作用力起作用,把它們拉到一起,成為一個更大的原子核。二是原子核的結合能。必須保證新產生的原子核的內能小於聚變前各原子核內能的總和,即聚變後有能量的釋放。

原子核內能大致是下面這張圖。

由上圖可知,氫聚變為氦時,釋放出的能量是最大的,同時由於氫原子核是最小的(只有一個質子),聚變反應也最容易發生(所需溫度最低),隨著原子核體積的增大,核內質子數的增加,核與核之間的電斥力增大,反應難度也在加大,反應釋放出的能量卻在減少。在所有已知元素中,鐵的原子核內能是最小的。鐵以後的重金屬元素,如鈾、鈈,就不是聚變放能,而是裂變放能了。原子核越大,越不穩定。當快中子進入鈾、鈈的原子核時,原子核的穩定性受到破壞,就會一分為二,裂變為兩個較小的原子核,同時放出能量。

而對於鐵,不論是讓鐵聚變,還是裂變,不但不能釋放能量,還需要給它注入能量,這就是在恆星中,一旦產生出鐵,核反應就不能再繼續進行下去的原因。鐵就會在恆星的中心積累起來,越來越多,形成由鐵組成的核心。

恆星是依靠核聚變反應釋放出的能量所產生的向外的輻射壓,與恆星質量產生的向內收縮的引力相平衡,來保持恆星的穩定的。當恆星內部的核聚變反應到鐵而終止,不再發生新的核聚變反應時,沒有了能量的釋放,沒有了向外的輻射壓,引力就會占上峰,恆星就會急劇向內收縮。根據計算,外層物質在向內收縮並接近中心的鐵核時,速度甚至能接近光速。但鐵核是非常堅硬的,彷彿是一堵牆。物質一旦撞上這堵牆,就會以幾乎同樣的速度反彈出去,在帶給鐵核強大動能的同時,以內爆的形式沖出恆星以外,形成超新星爆發。這個過程叫「鐵芯災變」。在恆星以超新星爆發的形式向外拋出物質和能量的同時,在外層物質向內碰撞帶給的動能輸入下,鐵核終於達到了繼續合成更重元素原子核的能量需求,鈷、鎳、銅、鉛、金、銀、鈾、釷等更大、更重的元素形成了。其中一部分就會隨著向外拋出的物質一同沖出恆星以外,並散布在宇宙空間,最終成為形成其它星球的原料。地球上比鐵重的金屬元素就是這樣來的,並被我們所利用。

但鐵進一步聚合為更重元素原子核需要的能量非常大,所以,越重的元素,形成的量也越少。這也是地球上鈉、鎂、硅、鈣等元素量多,金、銀、鈾、釷等元素量少的原因。

⑶ 鐵元素是核聚變的最終產物,那麼恆星為什麼不會變成一個大鐵球

題目中既然說的是“恆星“,那我們就要明白在恆星內部各種力量的相互作用關系,只有了解了它們彼此間的存在形式,我們才能更好的回答這個問題。首先,無論在哪種恆星內部,都不可能存在單一性的能量,一個星球的穩定是由多方面因素決定的。就像人類社會一樣,有慾望和紛爭、也有高尚和道德,但不存在完全意義上的烏托邦和桃花源,只有各種情感的互相堆疊,才能使人類社會更加穩定。

至於題目中提到的”大鐵球“,這只是在理想狀態下的恆星變化產物而已,在實際的過程中幾乎不可能遇到。因為氫元素轉變為鐵元素的過程不是一蹴而就的,在它慢慢轉變的過程中,最終會導致星球的毀滅,在科學意義上叫做”坍塌“,除非這顆恆星能夠在極短的一瞬間內產生超多的鐵元素,否則恆星就永遠不會變成一個大鐵球。

⑷ 鐵元素為什麼可以摧毀恆星為什麼恆星巨變

恆星是通過核聚變反應產生能量的,這些能量以光子和其他粒子的形式向外散發,形成向外的輻射壓,與恆星自身質量產生的向內的引力相平衡保持穩定的。越輕的元素聚變時,產生的能量越多,越重的元素聚變時產生的能量越少。而比鐵重的元素都是通過原子核裂變產生能量的。裂變元素的原子核越重,產生的能量越多,原子核越輕,產生的能量越少。只有鐵元素,既不能通過聚變放出能量,也不能通過裂變放出能量。

各種元素的原子核內能大致是下圖。(這圖是自己畫的,不太准確,就是那麼個意思。)

恆星中發生的核聚變反應是從氫的聚變開始的。先是由氫聚變為氦,然後依次是碳、氧、氖、鈉、鎂,。。一直到鐵。能否發生核聚變及其可能性,由兩個因素決定,一是原子核的大小。原子核越小,核與核之間的電斥力越小,原子核之間就越容易靠近,也就越容易發生聚變。原子核越大,核與核之間的電斥力越大,就需要更大的熱運動速度,才能保證核與核之間相互接近,使強相互作用力起作用,把它們拉到一起,成為一個更大的原子核。二是原子核的結合能,必須保證新產生的原子核的內能小於聚變前各原子核內能的總和,即聚變後有能量的釋放。

由上圖可知,氫聚變為氦時,釋放出的能量是最大的,同時由於氫原子核是最小的(只有一個質子),聚變反應也最容易發生(所需溫度最低)。隨著原子核體積的增大,核內質子數的增加,核與核之間的電斥力增大,反應難度也在加大,反應釋放出的能量卻在減少。在所有已知元素中,鐵的原子核內能是最小的。鐵以後的重金屬元素,如鈾、鈈,就不是聚變放能,而是裂變放能了。原子核越大,越不穩定。當快中子進入鈾、鈈的原子核時,原子核的穩定性受到破壞,就會一分為二,裂變為兩個較小的原子核,同時放出能量。這就是核反應堆和原子彈的原理。

而對於鐵,不論是讓鐵聚變,還是裂變,不但不能釋放能量,還需要給它注入能量。這就是在恆星中,一旦產生出鐵,核反應就不能再繼續進行下去的原因。鐵就會在恆星的中心積累起來,越來越多,形成由鐵組成的核心。

當恆星內部的核聚變反應到鐵而終止,不再發生新的核聚變反應時,沒有了能量的釋放,沒有了向外的輻射壓,引力就會占上風,恆星就會急劇向內收縮。根據計算,外層物質在向內收縮並接近中心的鐵核時,速度甚至能接近光速。但鐵核中鐵是以電子簡並態存在的,無法壓縮。當外層物質撞擊到鐵核時,就像是撞到了一堵無比堅硬的牆。物質一旦撞上這堵牆,就會以幾乎同樣的速度反彈出去,在帶給鐵核強大動能的同時,以內爆的形式沖出恆星以外,形成超新星爆發。這個過程叫「鐵心災變」。恆星的一生就此結束。

在恆星以超新星爆發的形式向外拋出物質和能量的同時,在外層物質向內碰撞帶給的動能輸入下,鐵核終於達到了繼續合成更重元素原子核的能量需求,鈷、鎳、銅、鉛、金、銀、鈾、釷等更大、更重的元素由此形成。其中一部分就會隨著向外拋出的物質一同沖出恆星以外,並散布在宇宙空間,最終成為形成其它星球的原料。我們地球上的鐵,及比鐵重的元素就是這么來的。

⑸ 鐵元素為什麼無法繼續聚變那麼比鐵重的元素又是怎麼來的

仰望天空,宇宙中充滿了大大小小的物質結構,布滿了無數的恆星、星系、星系團;環顧四周,在我們身邊可以看到各種各樣的物質形式,有空氣、有水、有高樓大廈、有汽車、有各種生物等等,看到這樣一個紛繁的世界,我們難免不去想這些物質是怎麼來的?追其根本,物質的起源其實就是宇宙的起源,因為我們地球也只不過是宇宙中的一顆普普通通的由物質構成的星球。


其他更重的元素的誕生得益於超新星爆發或者是中子星相撞後產生的巨大能量並且會釋放出大量的高能中子,這些中子會被其他元素捕獲,使得元素變為更重的元素,鐵以後的元素都是這么來的,而這個過程被稱為快中子和慢中子捕獲過程。


總結一下


宇宙最基礎的元素氫來自於大爆炸的核合成,而比氫重的元素來自於各種質量恆星聚變的結果,鐵元素之所以聚變不下去是因為它不再釋放能量,或導致核心聚變停止塌縮,毀滅整顆恆星,恆星在毀滅的過程中發生的中子捕獲過程,又為宇宙創造了比鐵更重的元素。

⑹ 鐵元素為什麼可以摧毀恆星 為什麼恆星巨變生成鐵元素

不是恆星巨變產生鐵元素,而是生成鐵元素後,恆星才被摧毀的。

恆星是以內部核聚變反應產生的向外的與向內的引力相平衡而保持穩定的。在大質量恆星中,首先發生的是氫聚變為氦的反應,產生的氦沉積在內核中。氫的核聚變反應轉移到中心氦球的表面。在氫消耗得差不多時,恆星內部的氦積累到一定程度,由於沒有向外的輻射壓,只能向內收縮。收縮使內部的壓力和溫度升高,密度也升高,升高到一定程度,能引發氦聚變為碳的核聚變反應,中心由氦轉變為碳。就這樣,中心產生和沉積的元素越來越重,原子量越來越大。由中心向外,各種元素成層包圍在外圍,越向外,元素越輕。各種核聚變反應都發生在各層的交界面上。

各種核聚變反應依次進行,直到恆星中心出現了鐵元素。此時,恆星的內部結構是下面這個樣子的(本圖沒有按照真實比例畫)。

正是由於鐵元素的這個性質,在恆星中,一旦產生出鐵,核反應就不能再繼續進行下去了。此時,鐵就會在恆星的中心積累起來,越來越多,形成由鐵組成的內核。

當恆星內部的核聚變反應到鐵而終止,不再發生新的核聚變反應時,沒有了能量的釋放,沒有了向外的輻射壓,引力就會占上風,恆星就會急劇向內收縮。根據計算,外層物質在向內收縮並接近中心的鐵核時,速度甚至能接近光速。但鐵核中鐵是以電子簡並態存在的,無法壓縮。當外層物質撞擊到鐵核時,就像是撞到了一堵無比堅硬的牆。物質一旦撞上這堵牆,就會以幾乎同樣的速度反彈出去,在帶給鐵核強大動能的同時,以內爆的形式沖出恆星以外,形成超新星爆發。這個過程叫「鐵心災變」。恆星的一生就此結束。

在恆星以超新星爆發的形式向外拋出物質和能量的同時,在外層物質向內碰撞帶給的動能輸入下,鐵核終於達到了繼續合成更重元素原子核的能量需求,鈷、鎳、銅、鉛、金、銀、鈾等更大、更重的元素由此形成。其中一部分就會隨著向外拋出的物質一同沖出恆星以外,並散布在宇宙空間,最終成為形成其它星球的原料。我們地球上的鐵,及比鐵重的元素就是這么來的。

⑺ 恆星都害怕製造鐵元素,那麼鐵元素以上的元素從哪來的

恆星是宇宙中的元素製造者,可以製造元素周期表上氫元素以外的絕大多數元素,但是恆星都害怕製造鐵元素,因為一旦開始製造鐵元素,就意味著這顆恆星將立即走向死亡。



我們地球上有形形色色的物質,它們都是由各種元素組成的,這些都是恆星的創造,包括我們的身體,實際上都是來自於恆星創造的物質,也可以說包括我們每個人在內,都是由恆星物質組成的。

⑻ 鐵元素為什麼可以摧毀恆星為什麼恆星巨變生成鐵元素

鐵元素,是大質量恆星的終結者,在大質量恆星的老年期,熱核聚變不斷的進行,合成越來越多的比氧重的元素,當恆星開始硅的融合時,恆星已經到了生命的盡頭,當所有的硅融合完後,鐵不能融合的,恆星只能爆炸,所以,鐵是大質量恆星融合的產物,也是宇宙熔爐的廢料。

⑼ 為什麼鐵元素能夠毀滅恆星

恆星是靠著自身內部進行核反應來產生光和熱的,恆星晚年內部轉化為鐵的時候,就標志著恆星將要死亡,因為鐵的能量級很小,不會產生核聚變和裂變。

⑽ 鐵元素和鐵這種物質意思一樣嗎

元素是指具有相同核電荷數的一類原子的統稱,也就是說鐵離子,鐵原子都是鐵元素;
而單質是由同種元素組成的物質,就是生活中的鐵、鎂這些金屬。
通俗的來講,元素看不見而單質能看見。

合物形態存在則為化合態。
不同金屬的化學活動性不同,它們在自然界中存在形式也各不相同。
化學性質比較活潑的金屬,在自然界中以化合態存在。
大多數金屬在自然界中是以化合態存在的,如,鐵以鐵礦石形式存在.

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