9. sınıf fizik bilim araştırma merkezleri konu anlatımı

ITER (Uluslararası Termonükleer Deneysel Reaktör) projesi, füzyon enerjisini araştıran büyük bir fizik araştırma merkezidir. Füzyon reaksiyonu için plazma sıcaklığının 150 milyon Kelvin (°C) seviyelerine çıkarılması gerekmektedir. Bu sıcaklıkta bir hidrojen plazmasındaki bir elektronun ortalama kinetik enerjisi kaç elektronvolt (eV) olur? (Boltzmann sabiti: \(k_B = 1.38 \times 10^{-23}\) J/K, 1 eV = \(1.6 \times 10^{-19}\) J)

💡 Termal fizikte, bir parçacığın ortalama kinetik enerjisi sıcaklıkla doğru orantılıdır. Formül: \(KE_{ortalama} = \frac{3}{2} k_B T\)

• ➡️ 1. Adım: Formüldeki değerleri yerine koyalım. \(T = 1.5 \times 10^8\) K, \(k_B = 1.38 \times 10^{-23}\) J/K
• ➡️ 2. Adım: Kinetik enerjiyi Joule cinsinden hesaplayalım. \(KE = \frac{3}{2} \times (1.38 \times 10^{-23}) \times (1.5 \times 10^8)\)
• ➡️ 3. Adım: İşlemi yapalım: \(\frac{3}{2} \times 1.38 \times 1.5 \times 10^{-15} = 3.105 \times 10^{-15}\) J
• ➡️ 4. Adım: Şimdi bu enerjiyi eV'a çevirelim. \(1 eV = 1.6 \times 10^{-19}\) J olduğundan, \(KE (eV) = \frac{3.105 \times 10^{-15}}{1.6 \times 10^{-19}}\)

✅ Hesaplama yaparsak: \(KE (eV) \approx 19,406\) eV, yani yaklaşık 19.4 keV eder. Bu, bir füzyon reaksiyonunu başlatmak için gereken muazzam enerji seviyesini gösterir.