Tại sao mặt trời không hết oxy khi đốt?

[Trường Sơn]

Mặt trời sẽ không bao giờ hết oxy vì ngay từ đầu ngôi sao khổng lồ này đã không sử dụng oxy trong quá trình hoạt động.

Vậy mặt trời đốt cái gì?​

Mặt trời không cháy nhờ quá trình đốt cháy hóa học như ngọn lửa được cung cấp oxy. Mặt trời thực hiện phản ứng tổng hợp hạt nhân thay vì sử dụng oxy. Mặt trời không giống như một quả cầu lửa khổng lồ, nó giống một quả bom hydro khổng lồ hơn. Mặt trời khá gần trái đất… nhưng đủ xa để giảm thiểu ảnh hưởng. Các ngôi sao chứa đầy hydro và hoạt động giống như bom hydro.

Lửa “hoạt động” như thế nào?​

Ngọn lửa tuân theo quy luật đốt cháy carbon tiêu chuẩn, mặt trời thì không. Nhưng lửa trại thì có. Đây là nơi các nguyên tử carbon trong gỗ, hay nhiên liệu sử dụng, sẽ di chuyển đến gần hơn với các nguyên tử oxy trong không khí xung quanh gỗ để liên kết với nhau. Chúng sẽ liên kết để tạo ra carbon dioxide và carbon monoxide. Ngoài ra còn có các nguyên tử hydro trong nhiên liệu sẽ liên kết với nước từ không khí xung quanh để tạo ra các phân tử nước. Những quá trình đốt cháy này là quá trình chính trong đám cháy dựa trên carbon. Nhiệt được giải phóng nhờ quá trình đốt cháy này, một dạng năng lượng mà chúng ta cảm nhận được khi ngồi quanh đống lửa trại. Ánh sáng cũng được phát ra từ ngọn lửa và chúng ta trải nghiệm cả hai điều này trong ngọn lửa thông thường như lửa trại hoặc bất kỳ loại lửa nào khác dựa vào quá trình đốt cháy carbon; như ngọn lửa nến, cháy rừng và thậm chí cả lò gas. Quá trình đốt cháy carbon luôn cần oxy, do đó, khi hết oxy thì ngọn lửa cũng vậy, vì quá trình đốt cháy sẽ dừng lại.

Mặt trời “làm việc” như thế nào?​

Mặt trời không sử dụng quá trình đốt cháy carbon như ngọn lửa thông thường mà sử dụng phản ứng tổng hợp hạt nhân. Đây là nơi hạt nhân (số nhiều của hạt nhân) của hai nguyên tử sẽ kết hợp với nhau để tạo ra hạt nhân lớn hơn. Điều cơ bản là hạt nhân của một nguyên tử và tỷ lệ neutron so với proton của nó sẽ quyết định nguyên tử là gì. Điều này cũng xác định cách nó hoạt động so với các nguyên tử khác. Một sự thay đổi ở đây, hoặc sự kết hợp của một hạt nhân với một hạt nhân khác, sẽ gây ra một sự thay đổi và một nguyên tố mới. Đây là những gì xảy ra ở mặt trời và ở các ngôi sao khác . Phản ứng tổng hợp hạt nhân hoàn toàn không cần oxy vì đây không phải là quá trình đốt cháy dựa trên carbon. Chỉ cần có một áp suất nhất định là có thể ép hạt nhân của hai nguyên tử lại với nhau để tạo ra một nguyên tố khác bằng cách vượt qua lực đẩy tĩnh điện. Trong bom hạt nhân, mức áp suất này được cung cấp bởi các loại bom khác, nhưng ở các ngôi sao, điều này xảy ra một cách tự nhiên. Áp suất trong các ngôi sao là do trọng lực gây ra . Điều này là do một ngôi sao sẽ có khối lượng lớn đến mức lực hấp dẫn do khối lượng này gây ra sẽ tác động lên ngôi sao vừa đủ để đốt cháy phản ứng tổng hợp hạt nhân mà chúng ta đang nói đến. Đây là sự hợp nhất của hai nguyên tử hydro thành một nguyên tử heli.

Điều gì xảy ra sau khi phản ứng tổng hợp hạt nhân được đốt cháy?​

Một khi có đủ áp lực để phản ứng tổng hợp hạt nhân xảy ra, mặt trời sẽ giải phóng một lượng năng lượng vô cùng lớn. Giống như năng lượng được giải phóng trong quá trình đốt cháy carbon, chúng ta thấy năng lượng nhiệt hạch hạt nhân được giải phóng dưới dạng ánh sáng và nhiệt. Dưới ánh mặt trời, nhiệt độ lõi có thể đạt tới mức cao nhất là 16 triệu Kelvin. Và áp suất mà mặt trời phải chịu là khoảng 25 nghìn nghìn tỷ Newton trên mỗi mét vuông. Đây là áp suất cao cho phép phản ứng tổng hợp hạt nhân xảy ra.

Phản ứng tổng hợp hạt nhân diễn ra như thế nào?​

Hai lực chính liên quan là lực điện từ và lực hạt nhân mạnh. Lực điện từ là lực gây ra lực đẩy giữa hai hạt nhân của nguyên tử hydro. Đây là một lực lượng khá yếu. Lực hạt nhân mạnh hơn. Khi hai hạt nhân ngày càng gần nhau hơn nhờ áp suất của mặt trời do trọng lực, lực hấp dẫn mạnh của hạt nhân sẽ chiếm ưu thế và khiến các hạt nhân liên kết với nhau bất chấp lực đẩy điện từ. Cần một áp suất rất lớn để đưa các nguyên tử đến đủ gần để các hạt nhân dính vào nhau bất chấp lực đẩy điện từ.

Những gì có thể được hợp nhất với nhau?​

Về mặt lý thuyết, hai hạt nhân bất kỳ có thể hợp nhất với nhau thành một hạt nhân mới. Nhưng việc hợp nhất hai hạt nhân chỉ có một lực đẩy điện từ nhỏ sẽ dễ dàng hơn. Điều này là do có ít điện tích hơn trong hai hạt nhân. Điều này cho thấy tại sao các ngôi sao lại phổ biến đến vậy, vì chúng sử dụng phản ứng tổng hợp của hydro, một nguyên tử có điện tích nhỏ. Ở hầu hết các ngôi sao, hydro liên tục kết hợp với các nguyên tử hydro khác hoặc thậm chí với các nguyên tố nhẹ khác.

Trọng lực đi vào đâu?​

Lực hấp dẫn rất quan trọng trong sự hợp nhất của các ngôi sao. Ngôi sao càng lớn thì khối lượng càng lớn và do đó lực hấp dẫn tác dụng lên bản thân ngôi sao càng lớn. Trọng lực hướng vào trong này là nguyên nhân gây ra áp lực. Vì vậy, khối lượng càng lớn thì tác dụng của trọng lực càng lớn và áp suất càng lớn, nghĩa là phản ứng tổng hợp hạt nhân càng nhiều.

Kết luận​

Không có oxy trong các ngôi sao. Ít nhất, không có thứ nào được sử dụng trong phản ứng tổng hợp hạt nhân. Lượng oxy duy nhất có trong các ngôi sao sẽ là lượng còn lại từ các nguyên tử hydro hợp nhất thường xuyên đến mức chúng tạo ra oxy. Nhưng mặt trời sử dụng phản ứng tổng hợp hạt nhân chứ không phải đốt cháy dựa trên carbon, do đó không có lượng oxy nào 'được sử dụng hết'. Đọc thêm: Mặt trời có quay không?

 

[maildraftonly]

Tuyệt vời ông mặt trời, cháy mãi không tàn nhé