Stúdentablaðið

Árgangur

Stúdentablaðið - 01.12.1954, Blaðsíða 20

Stúdentablaðið - 01.12.1954, Blaðsíða 20
12 STUDENTABLAÐ tilveru efna þessara, er mun meiri en orkan, sem bundin er í tilsvarandi magni af kolum og fram kemur við bruna þeirra. En ummyndun hinna geislavirku efna gerist mjög hægt, og engin ráð eru þekkt til þess að flýta henni. Þess- vegna ber lítið á þessari bundnu orku bergsins, og engin tök eru á því að hagnýta hana. Lengi hefur það verið ráðgáta, hvaða orku- gjafi haldi við hita sólarinnar. Útgeislun henn- ar er svo mikil, að þótt hún væri eingöngu úr kolum þá myndi bruni þeirra ekki nægja nema nokkur þúsund ár til þess að halda hitanum við. Nú er ljóst orðið, að hér getur aðeins verið um kjarnabreytingar að ræða og er talið lík- legast að vetni breytist í helíum nálægt miðju sólar, þar sem hitinn er mestur. Þegar rætt er um orku frá kjarnabreyting- um er hagkvæmt að minnast lögmáls, sem leitt var í ljós fyrir hálfri öld af Albert Einstein. Lögmál þetta fjallar um sambandið á milli orku og efnis, en samkvæmt því er efnið ein af þeim myndum, sem orkan birtist í, og orkan ein af myndum efnisins. Orka og efni eru í raun og veru sami hluturinn í mismunandi ástands- formi. Orkan hefur vissan þunga eða massa, svo að hægt er að mæla hana í grömmum og kíló- grömmum. Þegar hlutur er hitaður upp þyng- ist hann vegna aukinnar orku, en léttist aftur þegar hann kólnar. Þungabreytingin er þó svo lítil, að engin tök eru á því að mæla hana. Orkan, sem fram kemur við bruna eins tonns af kolum vegur aðeins brot úr milligrammi. Þegar um er að ræða kjarnabreytingar er öðru máli að gegna. Orkan, sem fram kemur, er þá svo mikil, að auðvelt er að mæla þunga- breytinguna. Sem dæmi skal tekin breyting vetnis í helíum, þar sem fjórir vetniskjarnar renna saman og mynda einn helíumkjarna. 4 grammatóm af vetni, sem vega 4.033 grömm, verða að 1 grammatómi af helíum, sem vegur 4.004 grömm. Við breytinguna hverfa 0.029 grömm, eða 0.7%, sem breytast í orku. Til skýringar má geta þess, að rafstöðvarnar við Sogið framleiða um 500 milljón kílóvatt- stundir á ári, en orka þessi myndi vega 20 grömm. Jafn mikil orka fengist úr 26 lítrum af vatni ef allt vetnið breyttist í helíum. Af þessu er ljóst, að hér er fundin óþrjótandi orkulind ef hægt væri að láta kjarnabreytingu þessa gerast hér á jörðinni. Litlar líkur eru þó til þess, að þetta megi takast. Um miðbik sól- arinnar, þar sem breytingar þessar fara fram, er hitastigið um 20 milljón gráður. Slíku hita- stigi verður varla viðhaldið hér á jörðu til lengdar, en umrædd kjarnabreyting þarf mik- inn tíma vegna þess að hún gerist ekki í einu stökki, heldur í mörgum áföngum, þar sem kol- efni, köfnunarefni og súrefni eru virkir aðilar. Þó að kjarnabreyting sú, sem lýst hefur ver- ið, sé ekki nothæf hér á jörðinni, þá koma þó ýmsar aðrar kjarnabreytingar til greina sem orkugjafar. Við leit að slíkum breytingum kem- ur lögmál Einsteins, um sambandið á milli cfnis og orku, að góðu gagni. Leitin byggist á þekk- ingu á þunga hinna ýmsu atómkjarna. Fyrir hverja hugsanlega kjarnabreytingu er þá hægt að bera saman þungann fyrir og eftir og sjá þannig, hversu mikið efni myndi breytast í orku við fyrirhugaða kjarnabreytingu. Við slíka athugun kemur í ljós, að tvær leiðir eru til þess að vinna kjarnorkuna. Önnur er sú, að láta létta atómkjarna renna saman í aðra þyngri, en hin, að kljúfa þyngstu atómkjarnana í aðra léttari. Þó fengin sé vitneskja um, hversu mikil orka standi til boða, þá er þó ekki allur vandinn þar með leystur. Eftir er að finna leið til þess að láta fyrirhugaða kjarnabreytingu gerast í raun og veru. Samruni léttu kjarnanna torveld- ast mjög af því að þeir eru hlaðnir pósitífu raf- magni, sem orsakar sterka fráhrindandi krafta á milli þeirra. Það er því miklum erfiðleikum bundið að fá kjarnana til að snertast, og til þess að láta svona kjarnabreytingar gerast í stórum stíl er vart um aðra leið að ræða en mikla upphitun. Hitastigið þarf að vera svo hátt, að hraði atómkjarnanna nægi til þess að vinna bug á hinum fráhrindandi rafkröftum og árekstr- arnir skapi snertingu milli kjarnanna. Nauð- synlegt hitastig mælist í milljónum gráða, en engin efni fá staðizt slíkan hita, svo að þetta ástand getur aðeins staðið augnablik áður en allt sundrast í sprengingu. Kjarnabreytingar af þessu tagi hafa verið framkallaðar af manna völdum. Það eru hinar svokölluðu vetnis- sprengjur, sem hlotið hafa nafn sitt af því að þær innihalda þungt vetni. Ef hægt væri að hagnýta orku vetnissprengjunnar í þágu mann- kynsins væri þar með fegin óþrjótandi orku- lind, en lausn þess vandamáls er varla á næstu grösum. Samanburður atómþunganna leiðir í ljós, að
Blaðsíða 1
Blaðsíða 2
Blaðsíða 3
Blaðsíða 4
Blaðsíða 5
Blaðsíða 6
Blaðsíða 7
Blaðsíða 8
Blaðsíða 9
Blaðsíða 10
Blaðsíða 11
Blaðsíða 12
Blaðsíða 13
Blaðsíða 14
Blaðsíða 15
Blaðsíða 16
Blaðsíða 17
Blaðsíða 18
Blaðsíða 19
Blaðsíða 20
Blaðsíða 21
Blaðsíða 22
Blaðsíða 23
Blaðsíða 24
Blaðsíða 25
Blaðsíða 26
Blaðsíða 27
Blaðsíða 28
Blaðsíða 29
Blaðsíða 30
Blaðsíða 31
Blaðsíða 32
Blaðsíða 33
Blaðsíða 34
Blaðsíða 35
Blaðsíða 36
Blaðsíða 37
Blaðsíða 38
Blaðsíða 39
Blaðsíða 40
Blaðsíða 41
Blaðsíða 42
Blaðsíða 43
Blaðsíða 44
Blaðsíða 45
Blaðsíða 46
Blaðsíða 47
Blaðsíða 48
Blaðsíða 49
Blaðsíða 50
Blaðsíða 51
Blaðsíða 52
Blaðsíða 53
Blaðsíða 54
Blaðsíða 55
Blaðsíða 56

x

Stúdentablaðið

Beinir tenglar

Ef þú vilt tengja á þennan titil, vinsamlegast notaðu þessa tengla:

Tengja á þennan titil: Stúdentablaðið
https://timarit.is/publication/350

Tengja á þetta tölublað:

Tengja á þessa síðu:

Tengja á þessa grein:

Vinsamlegast ekki tengja beint á myndir eða PDF skjöl á Tímarit.is þar sem slíkar slóðir geta breyst án fyrirvara. Notið slóðirnar hér fyrir ofan til að tengja á vefinn.