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现代科学研究表明,太阳可以不断向外辐射能量其来源是它内部的核聚变反应,其中最主要的核反应方程是20-1e+411H→42He+释放的核能.若太阳内部只有这一种
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问题描述:

现代科学研究表明,太阳可以不断向外辐射能量其来源是它内部的核聚变反应,其中最主要的核反应方程是20-1e+411H→ 42He+释放的核能.若太阳内部只有这一种核反应,且这些“释放的核能”最后都以可见光的形式辐射,其平均频率为6.0×1014Hz.在地球上与太阳光垂直的每平方米截面上,通过的太阳能辐射功率为P=1.35×103 W/m2.已知普朗克常量h=6.63×10-34J•s,质子质量mp=1.6726×10-27 kg, 42He质量mα=6.6458×10-27 kg,电子质量me=0.9×10-30 kg,光速c=3×108 m/s,太阳到地球之间的距离r=1.5×1011m.求:

(1)每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能;

(2)在地球上与太阳光垂直的每平方米截面上1s内接收到的太阳辐射光子的个数;

(3)每年太阳由于发光所减少的质量.

宋立军回答:
  (1)根据质量亏损和质能关系,可知每发生一次该核反应释放的核能为△E=(4mp+2me-mα)c2代入数值,解得:△E=4.2×10-12 J(2)设每秒内在地球上与太阳光垂直的每平方米截面上光子的个数为N,根据题设条件可知 E0=Pt=Nhν,所以N=Pthv
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