Образование химических элементов в космических телах 1 | страница 20

N_>t = N_>0e ^>¯λt , (10)

где N_>t — число распадающихся атомов в какой-то момент t;

N_>0 — число распадающихся атомов в начальный момент времени;

λ — постоянная распада, которая равняется —

где Т — период полураспада, т. е. время, в течение которого число распадающихся атомов уменьшается наполовину.

Величина периода полураспада является основной характеристикой каждого радиоактивного элемента и определяет время его жизни. Периоды полураспада всех известных радиоактивных изотопов изменяются от миллионных долей секунды до многих миллионов лет (рис. 12). Из рисунка видно, что максимальное число радиоизотопов имеет периоды полураспада от 30 сек до 10 дней.

В 1903 г. П. Кюри заметил, что при радиоактивном распаде выделяется тепло. Было установлено, что 1 г радия выделяет 136 малых калорий в час. Таким образом, при полном превращении в радон одного моля радия, равного 226 г, должно выделяться 10^>11 малых калорий, что эквивалентно теплу, выделяющемуся при сгорании примерно 10 000 кг каменного угля.

Рис. 12. Распределение радиоактивных изотопов различного вида по периодам полураспада:

1 — α-распад; 2 — β-распад; 3 — изомерный переход; 4 — К-захват или β ^>+-распад.

Эти опыты впервые показали, что процессы радиоактивных превращений элементов сопровождаются выделением большого количества внутриатомной энергии, которая в несколько миллионов раз превышает энергию, выделяющуюся при обычных химических реакциях. Например, самая высокая экзотермическая реакция (т. е. реакция с выделением тепла) — образование одного моля воды из водорода и кислорода — сопровождается выделением лишь около 7·10^>4 малых калорий. Тепло, выделяемое долгоживущими естественными радиоактивными изотопами, играет большую роль в истории развития многих космических тел.

После того как мы познакомились с основными понятиями о химических элементах, атомах, с их составом и строением, без которых были бы непонятны основы теории синтеза элементов в звездах, необходимо рассмотреть некоторые характеристики космических тел и главным образом их химический состав.

Распространенность элементов и их изотопов — единственная характеристика, по которой мы можем судить о процессах, приведших к их образованию, и о последующей эволюции. Подобно тому, как по археологическим раскопкам восстанавливают историю народог так и по распространенности элементов в различны — космических телах на основании знания законов ядерных превращений можно изучать историю атомов — их рождение и изменение.