Para que dos iones H + en agua a temperatura ambiente (293 K) se fusionen espontáneamente, requeriríamos lo siguiente (NOTA: supuestos en negrita ).
Para una reacción de fusión exitosa, la barrera de Coulomb es el mayor obstáculo. La barrera de Coulomb es la energía potencial electrostática entre dos partículas cargadas (en este caso, dos protones cargados positivamente). Está dado por:
U = k * q_1 * q_2 / r donde k es la constante de Coulomb, q_1 y q_2 son las cargas de las partículas, y r, la distancia de separación, es 1.68e-15 metros, el diámetro de un protón [barrera de Coulomb] . Esto llega a alrededor de 5.34e24 J.
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La única fuente de energía disponible para impulsar esta reacción sería la energía térmica de las partículas circundantes. La mayoría de las partículas circundantes son agua, cada molécula tiene una masa de aproximadamente 2.99e-26 kg. La velocidad térmica 3D más probable de las moléculas de agua viene dada por:
v = sqrt (2k_b * T / m) donde k_b es la constante de Boltzmann, T es la temperatura ym es la masa de la partícula. [Velocidad térmica]. Esto sale a 367.9 m / s.
Entonces, la energía cinética de cada molécula de agua circundante viene dada por k = 1/2 * m * v ^ 2. Esto nos da una energía cinética promedio por molécula de 2.023–21 J.
Para despejar la barrera de Coulomb, por lo tanto, necesitaríamos 2.639e45 moléculas de agua para pasar, donar toda su energía cinética y luego desaparecer de alguna manera para que no interfiera con otras moléculas que donan su energía. ¿Cuánta agua es esta? Un mol de agua es de aproximadamente 18 ml, entonces eso es 2.639e45 / 6.022e23 * .018 = 7.889e19 L de agua. ¡Eso es más que todo el agua dulce en la Tierra!
Lo que has sugerido no es solo improbable. Prácticamente hablando, nunca sucederá en toda la vida del universo.
