Radiația pe care o primim de la Soare este cauzată de energia eliberată în timpul reacțiilor nucleare în stea. Principalul combustibil nuclear al Soarelui este nucleele de hidrogen (un proton), care sunt contopite pentru a produce nuclee de heliu (doi protoni și doi neutroni). În această activitate, elevii vor crea o diagramă care arată modul în care nucleele de hidrogen se contopește pentru a produce nuclee de heliu și energie.
În timpul primei etape a procesului, doi protoni se contopesc pentru a forma o pereche de protoni și neutroni, cunoscută sub numele de Hydrogen-2 sau deuteriu. Aceasta eliberează un neutrino și un pozitron. Un alt proton fuzionează cu nucleul deuteriului, creând un dublu proton, triplet de neutroni, cunoscut sub numele de Helium-3, care eliberează și un pozitron. Când un nucleu Helium-3 fuzionează cu un alt nucleu Helium-3, se formează un nucleu Helium (He-4), eliberând doi protoni. În fiecare etapă a acestei reacții, energia este eliberată.
Toate elementele până la fier (Fe) sunt create în timpul reacțiilor de fuziune în stele. Elemente mai grele decât fierul sunt create în exploziile de supernove într-o reacție numită reacții de captare a neutronilor.
Pentru a provoca studenții mai avansați, faceți-i să se gândească la motivul pentru care neutrinii și pozitronii sunt eliberați în fiecare etapă. Pentru studenții care au nevoie de sprijin, tăiați exemplarul completat și puneți-le pe piese împreună în ordinea corectă. O altă idee este să îi faceți pe studenții dvs. să facă vizualizări descriptive diferite ale diferitelor reacții de fuziune, cum ar fi fuziunea nucleilor de heliu pentru a face nuclee de carbon.
(Aceste instrucțiuni sunt complet personalizabile. După ce faceți clic pe „Copiare activitate”, actualizați instrucțiunile din fila Editare a sarcinii.)
Creați un storyboard pentru a arăta cum nucleele de hidrogen sunt contopite pentru a produce nuclee de heliu și energie. Aceasta este o reacție nucleară foarte importantă care se întâmplă în interiorul stelelor precum Soarele.
Implică elevii simulând fuziunea hidrogenului folosind materiale simple de clasă. Experiențele practice ajută elevii să vizualizeze modul în care protonii se unesc pentru a forma heliu și eliberează energie.
Obiecte precum mingi colorate, cercuri de hârtie sau blocuri de construcție pot fi folosite pentru a reprezenta protoni, neuroni și electroni. Rekwizite vizuale fac procesele nucleare abstracte tangibile pentru elevi.
Organizează elevii în grupuri mici, oferindu-le fiecăruia o carte cu o particulă (proton, neutron, pozitron, neutrino sau foton). Joaca de rol aduce la viață pașii fuziunii și încurajează participarea.
Ghidează elevii să combine și să aranjeze fizic rekwizitele pentru a imita reacțiile de fuziune—unirea protonilor, crearea deuterului, formarea heliu-3 și producția de heliu-4. Oprește-te după fiecare pas pentru a identifica ceea ce se eliberează (energie, pozitroni, neutrini).
Facilitează o discuție despre ceea ce au observat elevii, concentrându-se pe modul în care energia și elementele noi sunt create în stele. Legarea simulării de astrofizică reală aprofundează înțelegerea și reținerea.
Fuziunea de hidrogen este procesul în care nucleele de hidrogen (protoni) se combină pentru a forma nucleele de heliu în interiorul stelelor, precum Soarele. Această reacție eliberează cantități mari de energie, care alimentează stelele și oferă lumina și căldura esențiale pentru viață pe Pământ.
Elevii pot crea un diagrama storyboard care arată fiecare etapă a fuziunii nucleare de hidrogen în heliu. Folosiți forme pentru particule, săgeți pentru reacții și includeți o cheie pentru a explica simbolurile. Evidențiați eliberarea de energie, neutrino și pozitroni la fiecare pas.
Pașii principali sunt: 1) Doi protoni se unesc pentru a forma deuteriu, eliberând un neutrino și un pozitron; 2) Deuteriu se combină cu un alt proton pentru a forma heliu-3, eliberând un pozitron; 3) Doi nuclei de heliu-3 se unesc pentru a forma heliu-4 și eliberează doi protoni. Energia este eliberată în fiecare etapă.
Neutrino și poziționi sunt produși secundari ai procesului de fuziune nucleară. Eliberarea lor ajută la conservarea energiei, sarcinii și altor mărimi în reacții și reprezintă dovezi că fuziunea are loc în interiorul stelelor.
Fuziunea din stele creează elemente până la fier (Fe) combinând nuclee mai ușoare. În schimb, reacțiile de captare a neutronilor din supernove produc elemente mai grele decât fierul, folosind un val de neutroni atunci când stelele masive explodează.