原子弹爆炸中心产生的上亿度高温是怎么测算出来的?什么热力学或光学原理?普通物质3000-4000千度就气化了,所以不可能像测水温那样拿温度计去直接测量,所以只能是间接测量.但具体的原理

Question

原子弹爆炸中心产生的上亿度高温是怎么测算出来的?
什么热力学或光学原理?普通物质3000 -4000千度就气化了 ,所以不可能像测水温那样拿温度计去直接测量,所以只能是间接测量.但具体的原理又是什么呢?

Answer 1

针对核爆,我们并没有办法去直接测量其中心温度,而是通过测量核爆时释放出来的高能粒子,比如高能光子的能量来反推出中心各粒子的温度的.也就是说,原子弹爆炸中心的温度不是直接测温度测出来的,而是通过计算得到的.顺便说一下,天文学中“测量”遥远恒星的温度,主要用的是测量光谱的方法,并对恒星建立一系列力学和热学方程,来解出恒星的具体结构和各层(包括恒星中心)温度的.然后根据这个温度可以反推出恒星发生什么样的核反应.原子弹爆炸中心温度的具体推算方法,我们请物理方面的达人CS为我们解说:这个温度是指核反应时参与反应的粒子处于热平衡时对应的“温度”.在热学中,微观粒子热运动的平均动能与体系的温度的关系为E=3/2kT(其中E是热运动的平均动能,k是波尔兹曼常数,T是热力学温度).温度越高,微粒运动越快,能量越大.这个关系告诉我们,在室温下,空气分子热运动的速度很大,约为每秒486米.在物理中常用电子伏特作为能量单位,1电子伏特的能力对应的温度为7740开尔文(约7170摄氏度).对于氢弹来说,要让氘核克服核力聚合在一起,首先要克服两个带正电的核之间的电荷斥力,由于他们之间的距离小于10 :sup:`-5` nm,此时两个带正电的氘核的库仑势能为14.4万电子伏特,要让氘核聚合,首先要克服这一势垒,每个氘核至少应有7.2万电子伏特的动能.通过前面的温度-能量关系,可以算出氘核对应的温度至少为5.51亿开尔文(约为5.51亿度).考虑到不同粒子的动能有所不同,有些粒子的动能远大于其他粒子,计算发现,核聚变温度只需要达到约10keV,或者说1.2亿度即可.至于原子弹,爆炸时的能量比氢弹略低,但是也是在同一数量级上的.