Si el fuego necesita oxígeno, ¿dónde obtiene oxígeno el sol si no hay oxígeno en el espacio?

Hecho 1 : el sol no está en llamas. El sol no arde.

Hecho 2 : el espacio es un vacío, solo imagine una caja sin moléculas de aire. Eso es espacio

Entonces, ¿qué pasa dentro de una estrella? ¿Cómo funciona el sol?

Las estrellas están formadas por nubes gaseosas conocidas como nebulosas que cuelgan en el espacio.

Algo como esto son enormes tramos de

materia gaseosa

A veces, algunas perturbaciones hacen que estas nubes caigan en sí mismas. Este proceso es facilitado por la gravedad.

Ahora es una avalancha de moléculas independientes que caen unas sobre otras. La gravedad está acelerando este proceso porque con cada molécula que cae, su atracción gravitacional aumenta. Ahora, si el tamaño de la masa de moléculas se vuelve lo suficientemente grande, debido a la fuerza gravitacional, la presión dentro de esta masa puede incluso fusionar dos núcleos atómicos , y este proceso se llama fusión . Esto lleva a una explosión de energía. En este momento nace una estrella . Se irradia esta energía en forma de luz.

Desde el momento del Big Bang, ha habido evidencias de la presencia de una gran cantidad de átomos de hidrógeno. Típicamente, en una estrella, la fusión tiene lugar primero entre dos átomos de hidrógeno que producen energía y átomos de helio. Cuando los átomos de hidrógeno se agotan, los átomos de helio sufren fusión. Y así sucesivamente hasta el hierro.

Las estrellas también mueren cuando se quedan sin átomos fusionables, que generalmente es hierro. No podemos por ninguna cantidad de presión y temperatura fusionar dos átomos de hierro. Aquí es donde una estrella implosiona y luego explota. Este evento se conoce como una explosión de supernova.

Lo que a su vez produce nebulosas o restos de una estrella anterior. Que en el futuro puede repetir el ciclo

Esa fue la gran pregunta que molestó a los científicos incluso en el siglo XX. ¿Dónde estaba el oxígeno? Por otra parte, calcularon la masa del sol y su producción de energía que los llevó a la conclusión de que el sol se quedó sin energía hace mucho tiempo. Incluso si comenzara ahora, en unas pocas horas el fuego se apagaría. ¿Que esta pasando?

¡Energía nuclear! ¡El sol no arde! ¡El sol se fusiona! ¿Eh? Toma algunos átomos de hidrógeno y los convierte en átomos de helio, escupiendo la energía extra (calor del sol).

El sol no necesita oxígeno para producir energía, y el proceso que alimenta al sol es completamente diferente al de un incendio. El sol está compuesto principalmente de hidrógeno y helio, que está bajo una inmensa presión creada por la fuerza gravitacional en su núcleo. La presión y la temperatura de estos gases es tan extremadamente alta que ocurre la fusión nuclear. El proceso de fusión nuclear libera una tremenda cantidad de energía en forma de luz, calor y otras radiaciones electromagnéticas. Estas diferentes formas de radiación es lo que hace que el sol sea tan caliente y brillante.

La reacción que conduce al sol no es fuego. Fuego es un término que describe una familia de reacciones de oxidación química donde el oxígeno se combina con cualquiera de una variedad de tipos de combustible en reacciones altamente exotérmicas, es decir, reacción que libera mucho calor.

El proceso en el sol es, en cambio, una reacción de fusión nuclear resultante de la extrema presión generada por la gravedad de una estrella. En las estrellas de la secuencia principal, esta reacción fusiona los átomos de hidrógeno en átomos de helio.

El proceso da como resultado que parte de la masa de los átomos de hidrógeno originales se convierta en energía pura de acuerdo con la ecuación de Einstein E = mc ^ 2. Esta reacción libera una enorme cantidad de energía. Por cierto, esta es la misma reacción que impulsa las bombas de hidrógeno termonucleares.

A medida que una estrella envejece y la cantidad de hidrógeno disponible para la fusión disminuye, la presión térmica generada por la reacción nuclear (que se opone a la fuerza gravitacional que intenta colapsar la estrella) disminuye, lo que hace que la estrella se contraiga y la presión del núcleo aumente aún más. Esto da como resultado reacciones de fusión nuclear de orden superior, generando elementos como nitrógeno, carbono, neón, oxígeno, magnesio, silicio, azufre, níquel y finalmente hierro. Este proceso se conoce como nucleosíntesis estelar.

Estas reacciones de orden superior dan como resultado que la estrella se aleje de la secuencia principal y se convierta en una estrella gigante o supergigante.

La reacción de fusión final que resulta en la formación de hierro es una reacción endotérmica que absorbe energía en lugar de liberar energía. La caída de temperatura resultante y la disminución de la presión térmica dan como resultado el colapso rápido del núcleo de la estrella. Las ondas de choque resultantes del colapso provocan una enorme liberación de energía que resulta en una explosión de supernova que expulsa al espacio gran parte de los elementos que se formaron en las reacciones nucleares. La intensidad de la supernova también puede hacer que se formen elementos de mayor orden que el hierro, como el oro, el platino, etc. Estos elementos se mezclan en nubes de polvo galáctico que luego contribuirán a la formación de nuevas estrellas y planetas. Literalmente, todos los elementos en su cuerpo y en el mundo a su alrededor, aparte de algo de hidrógeno, provienen de estrellas anteriores que han muerto y contribuyeron con sus cenizas para formar nuevas estrellas, planetas y formas de vida.

¿Cómo puede arder, si no hay oxígeno en el espacio?

En realidad, el sol no está quemando de ninguna manera. Aprendimos en la infancia, “El sol es una bola ardiente de gas caliente”. No es cierto, Sun tampoco es un fuego.

Un incendio es el resultado del proceso de combustión (Algo se combina con oxígeno para producir calor.

Ahora, ¿cómo obtiene tanta energía el Sol, si no está ardiendo?

En realidad, la reacción de fusión tiene lugar. En este proceso, los átomos de hidrógeno se convierten en helio.

Cuando los protones interactúan a bajas temperaturas y bajas velocidades, dos protones son rechazados entre sí por la fuerza electromagnética, pero a altas temperaturas y velocidades, los protones experimentan la fusión resultante del proceso de fusión nuclear al combinar núcleos más pequeños en otros más pesados ​​y liberar continuamente grandes cantidades de energía. .

Después de convertir hidrógeno en helio, emite mucha energía que alimenta el sol.

El sol no es un proceso químico, es un proceso nuclear.

Como sabemos, una planta de energía nuclear no necesita oxígeno porque usa una reacción nuclear para generar calor. No hay fuego en un reactor nuclear. Lo mismo sucede en un proceso de fusión nuclear del sol.

El “fuego” del sol no se debe a la combustión sino a la fusión nuclear, que no necesita oxígeno para funcionar.

Así que no confunda eso, Sun es una bola ardiente. De hecho, no es.

La mayoría de las respuestas dicen “no lo es” (fuego, ardor, combustión). Mi contribución es aclarar las diferencias y similitudes entre un incendio químico y la reacción nuclear ardiente en el sol (“en el sol” aquí significa aproximadamente el 1% de su volumen central).

Solo hay una diferencia cualitativa: como han señalado otros, una llama es de naturaleza química, es decir, la energía de unión liberada en la reacción proviene de la interacción electrostática entre electrones cargados negativamente y núcleos atómicos cargados positivamente. Sin embargo, la energía de unión liberada cuando el helio se produce a partir de protones se debe a la llamada interacción fuerte (fuerza nuclear).

Se enciende un fuego. Eso es similar En el frío, ni la madera reacciona con el oxígeno ni los protones entre sí. La energía de ignición es proporcionada por otros medios. En caso de incendio forestal, puede tratarse de una descarga eléctrica alimentada por una tormenta eléctrica alimentada por el sol. En el caso del sol, es energía gravitacional liberada en el colapso de la nube primordial hace casi 4.600 millones de años.

Un incendio continúa ardiendo después del encendido debido a la reacción que calienta los reactivos. Eso es similar, aunque las temperaturas en estado estacionario son bastante diferentes: alrededor de uno a varios 1000 K en llamas químicas pero 15,700,000 K en el sol.

Un incendio no es una explosión, no hay una reacción desbocada, pero su velocidad de reacción es limitada. Esto es similar, aunque los mecanismos de limitación son diferentes: el flujo de aire que ingresa a una estufa de leña o la difusión de oxígeno a la llama de la vela combinada con la difusión de calor hacia la mecha en oposición a la capacidad de calor negativo que produce el sol. -como estrellas estables frente a la explosión termonuclear (la energía térmica adicional conduce a la expansión térmica conduce a una menor atracción gravitacional).

Ambas reacciones están consumiendo sus reactivos. Sin embargo, la escala de tiempo es la diferencia cuantitativamente más grande entre un incendio y el sol: mientras la llama de una estufa de gas se apaga en una fracción de segundo después de cerrar la válvula, un protón en el sol zumba mucho antes de reaccionar ( en promedio, unos veinte mil millones de años). La densidad de potencia en el núcleo del sol es tan baja como la de la reacción de fermentación en un recipiente de cerveza. Es el volumen lo que marca la diferencia: aplausos.

El Sol está alimentado por fusión nuclear, no por “quemar” cosas de la misma manera que quemamos cosas en la Tierra (que requiere oxígeno).

El Sol es un motor que convierte 4 átomos de hidrógeno en 1 átomo de helio. Si va a la tabla periódica de su vecindario amigable, encontrará que cada átomo de H pesa 1.00794 veces la masa de un protón. Un átomo pesa 4.002602.

Entonces, cada vez que 4 H se convierten en 1 He, hay una masa “extra” de
4 x 1.00794 – 4.002602 = 0.029158 veces la masa de un protón. Esto es aproximadamente 5 × 10 ^ -26 g. Bastante pequeño.

Pero el proceso de fusión (los pasos exactos se conocen como La cadena protón-protón) convierte esa pequeña masa en energía pura. Por E = mc ^ 2, esto significa que una pequeña conversión libera 4.4 x 10 ^ -12 Julios de energía. Todavía no mucho, ¿verdad?

¡Pero ahora considere que, en el Sol, esto está sucediendo aproximadamente 10 ^ 40 veces CADA SEGUNDO!

¡Ahora esto suma mucha energía! De hecho, la gran mayoría de esa energía termina en forma de neutrinos, que en su mayoría pasan a través de la Tierra. La salida de radiación (luz) del Sol es de aproximadamente 3.8 × 10 ^ 26 vatios. Eso es un montón de bombillas.

Todo eso simplemente extrayendo un poquito de energía de masa en reposo al convertir 4 átomos de H en 1 átomo de He.