Apstarojumu, ko mēs saņemam no Saules, izraisa enerģija, kas izdalās zvaigžņu kodolreakciju laikā. Saules galvenā kodoldegviela ir ūdeņraža kodoli (protons), kas ir sapludināti kopā, veidojot hēlija kodolus (divus protonus un divus neitronus). Šajā nodarbībā studenti izveidos diagrammu, kas parāda, kā ūdeņraža kodoli saplūst, veidojot hēlija kodolus un enerģiju.
Procesa pirmajā posmā divi protoni saplūst kopā, veidojot protonu un neitronu pāri, kas pazīstams kā Ūdeņradis-2, vai deitēriju. Tas atbrīvo neitrīno un pozitronu. Vēl viens protons saplūst ar deitērija kodolu, izveidojot dubultu protonu, neitronu tripletu, pazīstamu kā Helium-3, kas arī atbrīvo pozitronu. Kad viens Hēlija-3 kodols saplūst ar citu Hēlija-3 kodolu, veidojas Hēlija (He-4) kodols, atbrīvojot divus protonus. Katrā šīs reakcijas posmā tiek atbrīvota enerģija.
Visi elementi, kas nepārsniedz dzelzi (Fe), tiek veidoti saplūšanas reakciju laikā zvaigznēs. Elementi, kas ir smagāki par dzelzi, tiek radīti supernovas sprādzienos reakcijā, ko sauc par neitronu uztveršanas reakcijām.
Lai izaicinātu pieredzējušākus studentus, padomājiet viņiem, kāpēc katrā posmā tiek atbrīvoti neitrīni un pozitroni. Studentiem, kuriem nepieciešams atbalsts, sagrieziet aizpildīto scenārija paraugu un lieciet viņiem sakārtot gabalus pareizajā secībā. Vēl viena ideja ir likt jūsu studentiem veikt dažādas aprakstu aprakstus par dažādām saplūšanas reakcijām, piemēram, hēlija kodolu saplūšanu, lai izveidotu oglekļa kodolus.
(Šīs instrukcijas ir pilnībā pielāgojamas. Pēc noklikšķināšanas uz "Kopēt darbību" atjauniniet norādījumus uzdevuma cilnē Rediģēt.)
Izveidojiet scenāriju, lai parādītu, kā ūdeņraža kodoli tiek sakausēti, veidojot hēlija kodolus un enerģiju. Šī ir ļoti svarīga kodolreakcija, kas notiek tādu zvaigžņu iekšienē kā Saule.
Iesaistiet skolēnus, simulējot ūdeņraža fūziju, izmantojot vienkāršus klases materiālus. Praktiskas pieredzes palīdz vizualizēt, kā protonu apvienošanās veido heliju un izdala enerģiju.
Vāciet priekšmetus, piemēram, krāsainas bumbiņas, papīra aplīšus vai būvniecības klucīšus, kas simbolizē protonu, neitronu un elektronus. Vizuālie palīglīdzekļi padara kodolprocesus skaidrākus skolēniem.
Organizējiet skolēnus mazās grupās, dodot katram daļiņas kartiņu (protons, neitrons, pozitrons, neutrino vai fotons). Lomu spēle palīdz dzīvot reakcijas un veicina dalību.
Vadiet skolēnus, viņiem fiziski apvienojot un pārkārtojot savus priekšmetus, lai imitētu fūzijas reakcijas — savienojot protonus, veidojot deuteriju, izveidojot heliju-3 un ražojot heliju-4. Apstājieties pēc katra soļa, lai noteiktu, kas tiek izlaists (enerģija, pozitroni, neutrini).
Vadiet sarunu par to, ko skolēni novēroja, koncentrējoties uz to, kā enerģija un jauni elementi veidojas zvaigznēs. Saites ar simulāciju un reālo astrofiziku padziļina izpratni un atmiņu.
Ūdeņraža fūzija ir process, kurā ūdeņraža kodoli (protoni) saplūst, veidojot helija kodolus zvaigznēs, piemēram, Saulē. Šī reakcija atbrīvo lielu daudzumu enerģijas, kas nodrošina zvaigznes ar gaismu un siltumu, kas ir būtiski dzīvībai uz Zemes.
Skolēni var izveidot stāstu diagrammu, kurā attēlots katrs ūdeņraža kodolu saplūšanas posms heļa veidošanā. Izmantojiet formas dalībnieku attēlošanai, bultiņas reakcijām un pievienojiet atslēgu, lai paskaidrotu simbolus. Izceliet enerģijas, neutrīnu un pozitronu izdalīšanos katrā posmā.
Galvenie soļi ir: 1) Divi protonu saplūst, veidojot deuteriju, atbrīvojot neutrino un pozitronu; 2) Deuterijs saplūst ar citu protonu, veidojot heliju-3, atbrīvojot pozitronu; 3) Divi helija-3 kodoli saplūst, veidojot heliju-4, atbrīvojot divus protonus. Enerģija tiek atbrīvota ikvienā posmā.
Neutrīni un pozitroni ir blakusproduktus kodolvielu fuzijas procesā. To izdalīšanās palīdz saglabāt enerģiju, lādi un citas daudzuma īpašības reakcijās, un sniedz pierādījumus, ka fuzija notiek zvaigznēs.
Fuzija zvaigznēs rada elementus līdz dzelzim (Fe), apvienojot vieglākus kodolus. Savukārt neitronu uztveres reakcijas supernovās veido smagākus elementus par dzelzi, izmantojot neitronu uzplūdus, kad milzīgas zvaigznes eksplodē.