Излъчването, което получаваме от Слънцето, се причинява от енергията, отделена по време на ядрените реакции в звездата. Основното ядрено гориво на Слънцето са водородни ядра (протон), които се сливат заедно за получаване на хелиеви ядра (два протона и два неутрона). В тази дейност студентите ще създадат диаграма, която показва как водородните ядра се сливат, за да произведат хелиеви ядра и енергия.
По време на първия етап на процеса два протона се сливат, за да образуват двойка протони и неутрони, известни като водород-2 или деутерий. Това освобождава неутрино и позитрон. Друг протон се слива с ядрото на деутерия, създавайки двоен протон, неутронен триплет, известен като Хелий-3, който също освобождава позитрон. Когато едно ядро на хелий-3 се слее с друго ядро на хелий-3, се образува хелиево (He-4) ядро, освобождаващо два протона. На всеки етап от тази реакция се отделя енергия.
Всички елементи до желязо (Fe) се създават по време на реакции на синтез в звезди. Елементите, по-тежки от желязото, се създават при експлозии на свръхнови в реакция, наречена реакции на улавяне на неутрони.
За да предизвикате по-напредналите ученици, накарайте ги да се замислят защо на всеки етап се освобождават неутрино и позитрони. За студентите, които се нуждаят от поддръжка, изрежете попълнения примерна разкадровка и ги накарайте да поставят парчетата заедно в правилния ред. Друга идея е учениците ви да правят различни описателни визуализации на различни реакции на синтез, като например сливането на хелиеви ядра за създаване на въглеродни ядра.
(Тези инструкции са напълно адаптивни. След като щракнете върху „Копиране на дейност“, актуализирайте инструкциите в раздела „Редактиране“ на заданието.)
Създайте табло, за да покажете как водородните ядра се сливат заедно, за да произведат хелиеви ядра и енергия. Това е много важна ядрена реакция, която се случва вътре в звезди като Слънцето.
Ангажирайте учениците чрез симулация на водородно сливане с прости материали за класната стая. Практическите опит помагат на учениците да визуализират как протоните се съединяват, за да образуват хелий и освобождават енергия.
Събирайте предмети като оцветени топки, хартиени кръгове или градивни блокчета, които да представляват протони, нейтони и електрони. Визуални помощни средства правят абстрактните ядрени процеси осезаеми за учениците.
Организирайте учениците в малки групи, като всеки получи карта с частица (протон, нейтрон, позитиврон, невзин или фотон). Ролеви игри оживяват стъпките на сливането и насърчават участието.
Ръководете учениците, докато физически съединяват и пренареждат своите предмети, за да имитират реакциите на сливане — съединяване на протони, създаване на дейтерий, образуване на хелий-3 и производство на хелий-4. Пауза след всяка стъпка за идентифициране на освобождаваната енергия, позитиврони или невзини.
Облегнете дискусията върху това, което учениците са наблюдавали, като се фокусирате върху начина, по който се създава енергия и нови елементи в звездите. Свързването на симулацията с реалната астрофизика задълбочава разбирането и запаметяването.
Водородната фузия е процесът, при който водородните ядра (протони) се съединяват за да образуват хелиеви ядра вътре в звездите, като Слънцето. Тази реакция освобождава големи количества енергия, която захранва звездите и осигурява светлина и топлина, необходими за живота на Земята.
Студентите могат да създадат диаграма-стори борд, показваща всяка фаза на сливането на водородните ядра в хелий. Използвайте форми за частици, стрелки за реакции и включете ключ за обяснение на символите. Подчертайте освобождаването на енергия, неутрино и позитиврони във всяка стъпка.
Основните стъпки са: 1) Два протона се сливат, за да образуват дейтерий, освобождавайки неутрино и позитиврон; 2) Дейтерийът се слива с друг протон, за да образува хелий-3, освобождавайки позитиврон; 3) Два ядра хелий-3 се сливат, за да образуват хелий-4, освобождавайки два протона. Енергия се освобождава във всеки етап.
Неутрино и позитрони са странични продукти на процеса на ядрена фузия. Тяхното освобождаване помага да се запази енергията, зарядът и други величини в реакциите и предоставя доказателства, че фузията се случва вътре в звездите.
Фузията в звездите създава елементи до желязо (Fe) чрез съединяване на по-леки ядра. В противоположност, реакциите на улавяне на неутрино при суперновите произвеждат по-тежки елементи от желязото, използвайки изблик на неутрони, когато масивни звезди избухват.