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铁元素是创造和毁灭的元素

发布时间:2021-11-22 08:11:53

⑴ 为何铁元素下无法继续聚变,之后的元素是怎么形成的

仰望天空,宇宙中充满了大大小小的物质结构,布满了无数的恒星、星系、星系团;环顾四周,在我们身边可以看到各种各样的物质形式,有空气、有水、有高楼大厦、有汽车、有各种生物等等,看到这样一个纷繁的世界,我们难免不去想这些物质是怎么来的?追其根本,物质的起源其实就是宇宙的起源,因为我们地球也只不过是宇宙中的一颗普普通通的由物质构成的星球。

其他更重的元素的诞生得益于超新星爆发或者是中子星相撞后产生的巨大能量并且会释放出大量的高能中子,这些中子会被其他元素捕获,使得元素变为更重的元素,铁以后的元素都是这么来的,而这个过程被称为快中子和慢中子捕获过程。

宇宙最基础的元素氢来自于大爆炸的核合成,而比氢重的元素来自于各种质量恒星聚变的结果,铁元素之所以聚变不下去是因为它不再释放能量,或导致核心聚变停止塌缩,毁灭整颗恒星,恒星在毁灭的过程中发生的中子捕获过程,又为宇宙创造了比铁更重的元素。

⑵ 铁元素为什么可以摧毁恒星

恒星中发生的核聚变反应是从氢的聚变开始的。先是由氢聚变为氦,然后依次是碳、氧、氖、钠、镁。。。。一直到铁。能否发生核聚变及其可能性,由两个因素决定,一是原子核的大小。原子核越小,核与核之间的电斥力越小,原子核之间就越容易靠近,也就越容易发生聚变。原子核越大,核与核之间的电斥力越大,就需要更大的热运动速度,才能保证核与核之间相互接近,使强核作用力起作用,把它们拉到一起,成为一个更大的原子核。二是原子核的结合能。必须保证新产生的原子核的内能小于聚变前各原子核内能的总和,即聚变后有能量的释放。

原子核内能大致是下面这张图。

由上图可知,氢聚变为氦时,释放出的能量是最大的,同时由于氢原子核是最小的(只有一个质子),聚变反应也最容易发生(所需温度最低),随着原子核体积的增大,核内质子数的增加,核与核之间的电斥力增大,反应难度也在加大,反应释放出的能量却在减少。在所有已知元素中,铁的原子核内能是最小的。铁以后的重金属元素,如铀、钚,就不是聚变放能,而是裂变放能了。原子核越大,越不稳定。当快中子进入铀、钚的原子核时,原子核的稳定性受到破坏,就会一分为二,裂变为两个较小的原子核,同时放出能量。

而对于铁,不论是让铁聚变,还是裂变,不但不能释放能量,还需要给它注入能量,这就是在恒星中,一旦产生出铁,核反应就不能再继续进行下去的原因。铁就会在恒星的中心积累起来,越来越多,形成由铁组成的核心。

恒星是依靠核聚变反应释放出的能量所产生的向外的辐射压,与恒星质量产生的向内收缩的引力相平衡,来保持恒星的稳定的。当恒星内部的核聚变反应到铁而终止,不再发生新的核聚变反应时,没有了能量的释放,没有了向外的辐射压,引力就会占上峰,恒星就会急剧向内收缩。根据计算,外层物质在向内收缩并接近中心的铁核时,速度甚至能接近光速。但铁核是非常坚硬的,仿佛是一堵墙。物质一旦撞上这堵墙,就会以几乎同样的速度反弹出去,在带给铁核强大动能的同时,以内爆的形式冲出恒星以外,形成超新星爆发。这个过程叫“铁芯灾变”。在恒星以超新星爆发的形式向外抛出物质和能量的同时,在外层物质向内碰撞带给的动能输入下,铁核终于达到了继续合成更重元素原子核的能量需求,钴、镍、铜、铅、金、银、铀、钍等更大、更重的元素形成了。其中一部分就会随着向外抛出的物质一同冲出恒星以外,并散布在宇宙空间,最终成为形成其它星球的原料。地球上比铁重的金属元素就是这样来的,并被我们所利用。

但铁进一步聚合为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。这也是地球上钠、镁、硅、钙等元素量多,金、银、铀、钍等元素量少的原因。

⑶ 铁元素是核聚变的最终产物,那么恒星为什么不会变成一个大铁球

题目中既然说的是“恒星“,那我们就要明白在恒星内部各种力量的相互作用关系,只有了解了它们彼此间的存在形式,我们才能更好的回答这个问题。首先,无论在哪种恒星内部,都不可能存在单一性的能量,一个星球的稳定是由多方面因素决定的。就像人类社会一样,有欲望和纷争、也有高尚和道德,但不存在完全意义上的乌托邦和桃花源,只有各种情感的互相堆叠,才能使人类社会更加稳定。

至于题目中提到的”大铁球“,这只是在理想状态下的恒星变化产物而已,在实际的过程中几乎不可能遇到。因为氢元素转变为铁元素的过程不是一蹴而就的,在它慢慢转变的过程中,最终会导致星球的毁灭,在科学意义上叫做”坍塌“,除非这颗恒星能够在极短的一瞬间内产生超多的铁元素,否则恒星就永远不会变成一个大铁球。

⑷ 铁元素为什么可以摧毁恒星为什么恒星巨变

恒星是通过核聚变反应产生能量的,这些能量以光子和其他粒子的形式向外散发,形成向外的辐射压,与恒星自身质量产生的向内的引力相平衡保持稳定的。越轻的元素聚变时,产生的能量越多,越重的元素聚变时产生的能量越少。而比铁重的元素都是通过原子核裂变产生能量的。裂变元素的原子核越重,产生的能量越多,原子核越轻,产生的能量越少。只有铁元素,既不能通过聚变放出能量,也不能通过裂变放出能量。

各种元素的原子核内能大致是下图。(这图是自己画的,不太准确,就是那么个意思。)

恒星中发生的核聚变反应是从氢的聚变开始的。先是由氢聚变为氦,然后依次是碳、氧、氖、钠、镁,。。一直到铁。能否发生核聚变及其可能性,由两个因素决定,一是原子核的大小。原子核越小,核与核之间的电斥力越小,原子核之间就越容易靠近,也就越容易发生聚变。原子核越大,核与核之间的电斥力越大,就需要更大的热运动速度,才能保证核与核之间相互接近,使强相互作用力起作用,把它们拉到一起,成为一个更大的原子核。二是原子核的结合能,必须保证新产生的原子核的内能小于聚变前各原子核内能的总和,即聚变后有能量的释放。

由上图可知,氢聚变为氦时,释放出的能量是最大的,同时由于氢原子核是最小的(只有一个质子),聚变反应也最容易发生(所需温度最低)。随着原子核体积的增大,核内质子数的增加,核与核之间的电斥力增大,反应难度也在加大,反应释放出的能量却在减少。在所有已知元素中,铁的原子核内能是最小的。铁以后的重金属元素,如铀、钚,就不是聚变放能,而是裂变放能了。原子核越大,越不稳定。当快中子进入铀、钚的原子核时,原子核的稳定性受到破坏,就会一分为二,裂变为两个较小的原子核,同时放出能量。这就是核反应堆和原子弹的原理。

而对于铁,不论是让铁聚变,还是裂变,不但不能释放能量,还需要给它注入能量。这就是在恒星中,一旦产生出铁,核反应就不能再继续进行下去的原因。铁就会在恒星的中心积累起来,越来越多,形成由铁组成的核心。

当恒星内部的核聚变反应到铁而终止,不再发生新的核聚变反应时,没有了能量的释放,没有了向外的辐射压,引力就会占上风,恒星就会急剧向内收缩。根据计算,外层物质在向内收缩并接近中心的铁核时,速度甚至能接近光速。但铁核中铁是以电子简并态存在的,无法压缩。当外层物质撞击到铁核时,就像是撞到了一堵无比坚硬的墙。物质一旦撞上这堵墙,就会以几乎同样的速度反弹出去,在带给铁核强大动能的同时,以内爆的形式冲出恒星以外,形成超新星爆发。这个过程叫“铁心灾变”。恒星的一生就此结束。

在恒星以超新星爆发的形式向外抛出物质和能量的同时,在外层物质向内碰撞带给的动能输入下,铁核终于达到了继续合成更重元素原子核的能量需求,钴、镍、铜、铅、金、银、铀、钍等更大、更重的元素由此形成。其中一部分就会随着向外抛出的物质一同冲出恒星以外,并散布在宇宙空间,最终成为形成其它星球的原料。我们地球上的铁,及比铁重的元素就是这么来的。

⑸ 铁元素为什么无法继续聚变那么比铁重的元素又是怎么来的

仰望天空,宇宙中充满了大大小小的物质结构,布满了无数的恒星、星系、星系团;环顾四周,在我们身边可以看到各种各样的物质形式,有空气、有水、有高楼大厦、有汽车、有各种生物等等,看到这样一个纷繁的世界,我们难免不去想这些物质是怎么来的?追其根本,物质的起源其实就是宇宙的起源,因为我们地球也只不过是宇宙中的一颗普普通通的由物质构成的星球。


其他更重的元素的诞生得益于超新星爆发或者是中子星相撞后产生的巨大能量并且会释放出大量的高能中子,这些中子会被其他元素捕获,使得元素变为更重的元素,铁以后的元素都是这么来的,而这个过程被称为快中子和慢中子捕获过程。


总结一下


宇宙最基础的元素氢来自于大爆炸的核合成,而比氢重的元素来自于各种质量恒星聚变的结果,铁元素之所以聚变不下去是因为它不再释放能量,或导致核心聚变停止塌缩,毁灭整颗恒星,恒星在毁灭的过程中发生的中子捕获过程,又为宇宙创造了比铁更重的元素。

⑹ 铁元素为什么可以摧毁恒星 为什么恒星巨变生成铁元素

不是恒星巨变产生铁元素,而是生成铁元素后,恒星才被摧毁的。

恒星是以内部核聚变反应产生的向外的与向内的引力相平衡而保持稳定的。在大质量恒星中,首先发生的是氢聚变为氦的反应,产生的氦沉积在内核中。氢的核聚变反应转移到中心氦球的表面。在氢消耗得差不多时,恒星内部的氦积累到一定程度,由于没有向外的辐射压,只能向内收缩。收缩使内部的压力和温度升高,密度也升高,升高到一定程度,能引发氦聚变为碳的核聚变反应,中心由氦转变为碳。就这样,中心产生和沉积的元素越来越重,原子量越来越大。由中心向外,各种元素成层包围在外围,越向外,元素越轻。各种核聚变反应都发生在各层的交界面上。

各种核聚变反应依次进行,直到恒星中心出现了铁元素。此时,恒星的内部结构是下面这个样子的(本图没有按照真实比例画)。

正是由于铁元素的这个性质,在恒星中,一旦产生出铁,核反应就不能再继续进行下去了。此时,铁就会在恒星的中心积累起来,越来越多,形成由铁组成的内核。

当恒星内部的核聚变反应到铁而终止,不再发生新的核聚变反应时,没有了能量的释放,没有了向外的辐射压,引力就会占上风,恒星就会急剧向内收缩。根据计算,外层物质在向内收缩并接近中心的铁核时,速度甚至能接近光速。但铁核中铁是以电子简并态存在的,无法压缩。当外层物质撞击到铁核时,就像是撞到了一堵无比坚硬的墙。物质一旦撞上这堵墙,就会以几乎同样的速度反弹出去,在带给铁核强大动能的同时,以内爆的形式冲出恒星以外,形成超新星爆发。这个过程叫“铁心灾变”。恒星的一生就此结束。

在恒星以超新星爆发的形式向外抛出物质和能量的同时,在外层物质向内碰撞带给的动能输入下,铁核终于达到了继续合成更重元素原子核的能量需求,钴、镍、铜、铅、金、银、铀等更大、更重的元素由此形成。其中一部分就会随着向外抛出的物质一同冲出恒星以外,并散布在宇宙空间,最终成为形成其它星球的原料。我们地球上的铁,及比铁重的元素就是这么来的。

⑺ 恒星都害怕制造铁元素,那么铁元素以上的元素从哪来的

恒星是宇宙中的元素制造者,可以制造元素周期表上氢元素以外的绝大多数元素,但是恒星都害怕制造铁元素,因为一旦开始制造铁元素,就意味着这颗恒星将立即走向死亡。



我们地球上有形形色色的物质,它们都是由各种元素组成的,这些都是恒星的创造,包括我们的身体,实际上都是来自于恒星创造的物质,也可以说包括我们每个人在内,都是由恒星物质组成的。

⑻ 铁元素为什么可以摧毁恒星为什么恒星巨变生成铁元素

铁元素,是大质量恒星的终结者,在大质量恒星的老年期,热核聚变不断的进行,合成越来越多的比氧重的元素,当恒星开始硅的融合时,恒星已经到了生命的尽头,当所有的硅融合完后,铁不能融合的,恒星只能爆炸,所以,铁是大质量恒星融合的产物,也是宇宙熔炉的废料。

⑼ 为什么铁元素能够毁灭恒星

恒星是靠着自身内部进行核反应来产生光和热的,恒星晚年内部转化为铁的时候,就标志着恒星将要死亡,因为铁的能量级很小,不会产生核聚变和裂变。

⑽ 铁元素和铁这种物质意思一样吗

元素是指具有相同核电荷数的一类原子的统称,也就是说铁离子,铁原子都是铁元素;
而单质是由同种元素组成的物质,就是生活中的铁、镁这些金属。
通俗的来讲,元素看不见而单质能看见。

合物形态存在则为化合态。
不同金属的化学活动性不同,它们在自然界中存在形式也各不相同。
化学性质比较活泼的金属,在自然界中以化合态存在。
大多数金属在自然界中是以化合态存在的,如,铁以铁矿石形式存在.

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