La Simulación de la Fusión

La Simulación de la Fusión
Parte de una serie de actividades en la física el plasma y
fusión para acompañar la carta:
Fusión: Física de una fuente de energía
fundamental
Notas Para los Profesores
Robert Reiland, Shady Side Academy, Pittsburgh, PA
Presidente, comité de desarrollo de las actividades del plasma del proyecto
contemporáneo de la educación de la física (CPEP)
Ayuda editorial: G. Samuel Lightner, Westminster College, New Wilmington, PA and VicePresident of Plasma/Fusion Division of CPEP
Consejo y ayuda: T. P. Zaleskiewicz, University of Pittsburgh at Greensburg, Greensburg, PA
and President of CPEP
Preparado con la ayuda del Ministerio de Energía, oficina de las ciencias de la energía de la
fusión, Contract #DE-AC02-76CH03073.
©2002 Proyecto Contemporáneo De la Educación De la Física (CPEP)
La Simulación de la Fusión
Notas Para los Profesores
Parte de una serie de actividades en la física de Plasma/Fusion para acompañar la carta:
Fusión: Física de una fuente de energía fundamental
Introducción:
En la sección titulada la "realización de la fusión condiciona" en la esquina derecha más baja de
la fusión de la carta: La física de una fuente de energía fundamental, un gráfico demuestra una
historia la investigación de la fusión y la región en la cual las reacciones de la fusión podrían ser
sostenidas. Las tres variables implicadas en el gráfico son el tiempo del confinamiento del
plasma, (el tau griego de la letra), la densidad nuclear de la partícula, n y la temperatura
absoluta, T. Poner estas tres variables juntas para entender las condiciones para la fusión
sostenida debe con parecerse como un ejercicio abstracto a la mayoría de los estudiantes de la
High School secundaria, y es una buena idea suplir el gráfico de la carta y texto más fondo y las
actividades con manos.
La actividad, la simulación de la fusión, es una actividad con manos para ayudar a estudiantes a
visualizar las clases de reacciones que ocurran en la fusión y tener sentido de cómo las tres
variables son relacionadas. La actividad utiliza las tapas plásticas de la botella, cinta del velcro
con el forro adhesivo, enmascarando o cinta escocesa, y una caja cerradiza o un bolso. En hacer
los estudiantes de esta actividad producen un modelo físico de un reactor de fusión confinando
las tapas de la botella (con la cinta del velcro unida), que simulan núcleos, en la caja o el bolso.
La calefacción es simulada sacudariendo el sistema (nada debe conseguir realmente caliente de
esto) y la fusión es simulada por las tapas que se pegan juntas. El número de las tapas de la
botella y de la época de sacudarir puede ser variado.
Los estudiantes pueden generar modelos matemáticos de cómo las variables combinan para
alcanzar la fusión sostenida en un reactor. Algunos pensamientos en desarrollar ambas clases de
modelos junto con las limitaciones de tales modelos serán presentados más adelante en esta
sección del fondo. Es importante que los estudiantes entienden qué aspectos de los modelos son
válidos y cuáles son cuestionables.
Materiales:
Caja grande del zapato o caja del tamaño similar
200 tapas plásticas pequeñas de la botella (de las botellas dos litros o menos)
100 tapas plásticas grandes de la botella (de las botellas tres litros o más)
Cinta del velcro
cinta de la máscara
reloj de parada
Prepárese para esta actividad ahorrando cerca de 200 de un tamaño de las tapas plásticas de la
botella y 100 de un diverso tamaño para cada grupo de los estudiantes que harán la actividad.
Esto se puede hacer como parte de un proyecto de reciclaje, o de pedir que los estudiantes traigan
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en las tapas plásticas de las botellas usadas de la soda, de las botellas del agua, del etc. Más de un
tamaño es necesario porque el número de un tamaño será variado en el modelo para investigar de
cómo la variación en la densidad de la partícula de núcleos produce variaciones en tarifas de la
fusión y para simular los núcleos diversas masas y los tamaños.
Con ambos tamaños de tapas, utilice la cinta de la máscara o la cinta escocesa para unir dos tapas
de la botella del mismo agujero del tamaño juntas - al agujero. Esta parte está sobre todo para la
estética en que las tapas combinadas parecen mucho más simétricas que una sola tapa. 100 tapas
sin combinar de un tamaño y 50 del otro tamaño pueden también ser utilizadas. Ponga los
pedazos pequeños de la cinta del velcro con los ganchos (los que esta' con una sensación dura a
ellos son "ganchos") a las tapas más pequeñas y ponga los pedazos pequeños de la cinta suave
del velcro ("lazos") a las tapas más grandes (véase la figura T1). Es importante en una porción
del modelo físico que la cinta enganchada del velcro es en las tapas más pequeñas de la botella y
la cinta colocada del velcro está en las más grandes.
Las tapas más pequeñas de la botella simulan deuterons y los más grandes simulan tritones. (el
deuteron de A es el núcleo de un átomo del deuterio que a veces se llame hidrógeno pesado
compuesto de un protón y de un neutrón. Un tritón es el núcleo de un átomo del tritio -- el más
masivo de los tres isótopos del hidrógeno y que consisten en un protón y dos neutrones. Los
símbolos usados típicamente para el deuteron y el tritón son "D" y "T" respectivamente, por
ejemplo la reacción de D+T en la carta. Para evitar la confusión con el símbolo para la
temperatura en esta actividad, T será utilizado para representar tritón solamente como parte de la
combinación D + T. Ésta es la reacción de la fusión de deuteron-trito'n.) Los estudiantes pueden
ahora poner los núcleos modelo en bolsos o cajas para sus experimentos simulados de la fusión.
Velcro
tapas de botellas ligadas por la
cinta
enganchado
Velcro
suave
(a) Un núcleo pequeño de la tapa de la botella
(deuteron simulado)
tapas de botellas ligadas por la
cinta
(b) Un núcleo pequeño de la tapa de la
botella (triton simulado)
Figura T1: Detalles de los núcleos de la tapa de la botella
Fondo y sugerencias:
La actividad puede ser introducida preguntando a los estudiantes acerca de cómo los núcleos se
han simulado que son como núcleos verdaderos, tales como deuterons y tritones, y cómo ellos es
diferente. Diferencian obviamente de tamaño, densidad y la composición.
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Es posible que la diferencia más grande que importa para modelar de la fusión es que los núcleos
simulados no rechazan en la gama larga. Otra diferencia es que, mientras que los núcleos
simulados pueden fundirse, no emitirán una partícula, tal como un neutrón, sobre la fusión.
(b) Trayectoria de la colisión sin
la ocasión de la "fusión"
dirse".
Figura T2: Dos de las muchas orientaciones posibles de la colisión de los núcleos de la tapa
de la botella
(a) Trayectoria de la colisión que pudo
"fundirse".
Comience la actividad demostrando a los estudiantes uno de cada clase de núcleo con las tiras
opuestas del velcro, y pregúnteles qué tendría que suceder para que los dos puedan pegarse junto
(véase la figura t2). ¿En detalle, se pegarán juntas la primera vez que chocan los dos?
El ensayo y el error deben convencer a los estudiantes a que para la mayoría de las colisiones la
cinta del velcro faltará, y los núcleos no se pegarán juntos (véase la figura T3). Esto corresponde
al hecho de que cuando chocan los núcleos verdaderos que pueden fundirse, hay siempre una
probabilidad menos de una que ocurrirá la fusión. En el modelo de la tapa de la botella, las
probabilidades pueden ser variadas usando tiras más grandes o más pequeñas de la cinta del
velcro. Una manera alternativa de comenzar la actividad es pasar los núcleos de la tapa de la
botella del estudiante al estudiante para oír sus ideas.
Figura T3: En cualquier grupo de núcleos de la tapa de la botella, los movimientos de las tapas
de la botella serán una variedad de velocidades y de direcciones. La mayoría de las colisiones no
producirán la "fusión."
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a pregunta siguiente es la grande. ¿Cómo puede el número total de colisiones entre los núcleos
ser aumentado de modo que más fusiones sean probables ocurrir? Las variables aparentemente
abstractas de la carta se pueden introducir de una manera natural. Los estudiantes pueden hacer
sugerencias, o pueden trabajar en grupos más pequeños de la reunión de reflexión y compartir
sus resultados. Tres maneras de conseguir más colisiones deben emerger. (1) aumenta el número
de colisiones aumentando el tiempo durante el cual se confinan los núcleos, (2) aumento el
número de colisiones teniendo más núcleos en un espacio confinado, y (3) aumento el número de
colisiones aumentando las velocidades alrededor a las cuales los núcleos se mueven (un tiempo
medio más pequeño entre las colisiones).
El símbolo por el tiempo del confinamiento es "" (tau), y será variado sacudariendo para
diversos intervalos del tiempo.
El número de núcleos en el espacio confinado representa la densidad de la partícula.
Específicamente, hay una densidad de la partícula igual al número de partículas por el volumen
para cada tipo de núcleo. El símbolo usado para la densidad de la partícula es "n," y él será
variado simplemente cambiando el número de núcleos de uno mecanografían adentro el bolso o
la caja.
Puesto que las velocidades de núcleos verdaderos no son directamente mensurables y también
son distribuidas sobre una gama importante por la naturaleza al azar de colisiones, otra variable
se debe utilizar que depende de velocidad y es mensurable. La temperatura es mensurable y
depende de la energía cinética de translación media de los núcleos (las energías cinéticas
rotatorias y vibratorias de partículas no afectan temperatura del sistema), que alternadamente
depende del cuadrado de sus velocidades. El símbolo usado para la temperatura es "T." En el
experimento simulado T será variado por cómo rápidamente el bolso o la caja se mueve hacia
arriba y hacia abajo o hacia adelante y hacia atrás.
El experimento es entonces controlar dos de las variables mientras que cambia el tercero. La
variable dependiente en cada caso será el número de las conexiones de la tapa de la botella
formadas (las fusiones), de N. Since que varía la tarifa que sacudare (la temperatura)
reproducibly y es cuantitativo muy difícil, esta parte se debe hacer por último o como actividad
del enriquecimiento. Los estudiantes deben primero conseguir práctica en conseguir resultados
reproductivos de variar el tiempo y la concentración del confinamiento, aprendiendo sacudarir
igual cada vez, es decir produciendo temperatura constante. Esto aumenta la ocasión que los
estudiantes serán constantes en variar la temperatura (el sacudarir) más adelante de una manera
cuantitativa.
Considere el mantener de la densidad y de la temperatura de la partícula constantes y el variar
del tiempo. Los estudiantes pudieron sacudarir cierta colección de los núcleos para 10 s. Después
de cada uno que sacudare, todos los núcleos unidos de la tapa de la botella deben ser contados y
después ser separados (cada par conectado se cuenta como una fusión). El este sacudarir, la
cuenta, y la separación se deben repetir para varios ensayos usando la misma época de 10 s. Los
estudiantes deben continuar haciendo esto hasta que consiguen resultados que cambio del don?t
mucho del ensayo al ensayo. Éste es para demostrar consistencia en su simulación de la
temperatura constante. Las cuentas de shakings repetidos han llegado a ser una vez constantes,
los últimos números de fusiones se deben hacer un promedio como el número, N, de fusiones
simuladas durante 10 s. Este promedio es entonces un punto de referencias en qué se convertirá
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en un gráfico de las fusiones (n) contra el tiempo (). Los puntos de referencias adicionales se
deben encontrar de la misma manera usando el número medio de las fusiones para 20 s, 30 s, 40
s, 50 s y 60 s de sacudarir. Entonces el número medio de fusiones se puede trazar contra tiempo
o "". El resultado más simple sería una tendencia linear, pero esto no es una cosa segura. Cuanto
más pequeño es el número de las partículas usadas, menos probable el resultado será linear.
Después, la densidad de la partícula en el tiempo constante y la temperatura pueden ser variadas
cambiando el número de un tipo de núcleo simulado (el tipo usted preparó el la mayoría de).
Puesto que el tamaño del envase es igual, el aumento o disminuir del número de núcleos
simulados aumenta o disminuye el número por volumen de unidad. El número de partículas por
volumen de unidad es densidad de la partícula. Otra vez debe haber varios ensayos en cada
densidad de la partícula hecha un promedio para dar un punto de referencias de N contra n.
Aquí se asume que el efecto de cambiar el doesn?t de la densidad de la partícula depende se
cambia de qué densidad de la partícula. Esto es intuitivo razonable, y es también la manera que
trabaja en reactores de fusión experimentales. Idealmente, el número medio de fusiones depende
linear de la densidad de la partícula y así que un diagrama de N contra n sería una línea recta.
La variable de la temperatura es la más dura de variar de una manera cuantitativa. El sacudarir
hará más rápidamente las partículas tener energía cinética más media, pero será difícil que los
estudiantes digan que la energía, y por lo tanto la temperatura, es aumentada en una cantidad
específica. Por lo tanto, la cosa principal que se observará con confianza en esta parte, es si o no
el número medio de fusiones aumenta con temperatura. Algunos estudiantes pudieron desear ver
si pueden encontrar un grado de sacudarir debajo de cuál ocurre ninguna fusión. Esto podría
conducir a una discusión de una temperatura mínima necesitada antes de que las colisiones sean
bastante enérgias superar la barrera repulsive eléctrica a la fusión verdadera. En este modelo
físico no hay tal repulsión, pero el velcro no pudo pegarse a menos que las tapas de la botella
tengan cierta velocidad relativa mínima de la colisión. Es también posible demostrar que las
tarifas de la fusión pueden caer realmente en las temperaturas extremadamente altas
sacudariendo el sistema de la tapa de la botella tan vigoroso que los núcleos previamente
fundidos son áspero tan probables romperse para arriba pues los nuevos son formar.
Los estudiantes deben comparar sus resultados, observaciones, y pensamientos con el diagrama,
"alcanzando condiciones de la fusión," en la derecha más baja de la fusión: Física de una carta
fundamental de la fuente de energía. ¿Pueden entender se está representando gra'ficamente qué?
Es el fondo del óvalo etiquetado como "régimen previsto del reactor" que importe forma puesto
que éste es el límite entre la operación fracasada y acertada. ¿Pueden proponer más de un
programa posible para alcanzar la operación acertada en base de las variables examinadas? ¿Con
la temperatura llevada a cabo constante, pueden ver que los experimentadores pueden conseguir
más cercano a alcanzar la operación acertada aumentando tiempo del confinamiento o densidad o
ambas de la partícula? ¿Cuándo ellos consideran los casos en los cuales los experimentos
magnéticos y de inercia del confinamiento dan lugar a puntos cerca juntos en el gráfico, pueden
comentar encendido si o no éste significa que las variables, el tiempo del confinamiento y la
densidad de la partícula, son realmente similares? Observe que el confinamiento de inercia está
limitado a los tiempos relativamente cortos del confinamiento y a las altas concentraciones de la
partícula mientras que el confinamiento magnético es caracterizado por tiempos relativamente
largos del confinamiento y densidades bajas de la partícula (véase "crear las condiciones para la
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fusión" en el centro inferior de la fusión: Física de una carta fundamental de la fuente de
energía).
Un resultado adicional de la investigación antedicha pudo ser ése ahora y entonces dos de los
núcleos de una masa más baja (las que esta' con velcro enganchado) se pegarán juntos (mientras
que la masa más alta unas con el palillo colocado del velcro nunca junto). Si sucede esto,
presenta una oportunidad de hablar del hecho que en una mezcla de los deuterons (núcleos de
una masa más baja) y los tritones, la mayoría de las reacciones estarán entre los deuterons y los
tritones, solamente los deuterons se fundirán con los deuterons en una tarifa mucho más pequeña
según lo modelado por las conexiones relativamente raras entre dos tapas enganchadas del
velcro.
Un Experimento más avanzado:
Si hay los estudiantes que como un desafío y que saben utilizar el equipo, pueden intentar
procurar utilizar el modelo de la tapa de la botella para encontrar una relación entre la tarifa de la
fusión y la temperatura simulada. No podrán modelar temperatura muy cuantitativo, sino que
podrán considerar que la temperatura de un gas es proporcional al promedio de la velocidad
linear (en comparación con velocidad rotatoria o vibratoria) ajustada de las partículas. Puesto que
modelarán temperatura por cómo sacudaren vigoroso su reactor de fusión, para doblar o para
triplicar la temperatura, deben sacudarir el reactor solamente levemente más vigoroso cada vez.
Specíficamente, puesto que T es proporcional al promedio de velocidad ajustado (v2), doblar T,
aumente la velocidad media en la raíz cuadrada de 2. A T triple, aumente la velocidad media en
la raíz cuadrada de 3. Para cuadruplicar T, la velocidad media doble. Los estudiantes pueden
intentar aumentar sacudariendo velocidad de la tarifa inicial en el cerca de 40% (raíz cuadrada de
2 - 1), el 70% y 100%. Pueden confiar en su sentido del esfuerzo o construir algo pulsar o
sacudarir mecánicamente una caja en las tarifas ajustable
Los estudiantes podrían entonces representar N gráficamente contra T para conseguir una tercera
relación. Con suerte deben encontrar que N es directamente proporcional a T.
Las tres proporciones ideales serían que N es directamente proporcional a cada uno de las tres
variables, , n y T, y el nT del producto se determina si o no un reactor será acertado. (si los
estudiantes no son seguros cómo este producto sigue de las proporcionalidades individuales,
pueden mirar "que producen un modelo matemático de gráficos de variables" en el extremo de
esta introducción.) En detalle, hasta el punto de estas tres proporcionalidades sostengan, el fondo
del oval etiquetado "contaba con régimen del reactor" es determinado por el nT = una constante.
Esto significa que si el tn se traza contra T el resultado sería una hipérbola.
Resultados y pensamientos previstos en el edificio modelo:
Los resultados más simples para las fusiones (n) contra el confinamiento miden el tiempo de ()
y (n) contra la densidad de la partícula (n) sea que N es proporcional a , cuando el resto de las
variables son constante llevada a cabo, y N es también proporcional a n, cuando el resto de las
variables son constante llevada a cabo (N proporcional a n significa que como dobles de n, hace
tan N; mientras que n triplica, hace tan N, el etc.). Si esto es verdad, después sus gráficos deben
ser líneas rectas.
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Hay por lo menos dos maneras en las cuales el modelo físico del estudiante podría no poder dar
estos resultados simples. El primer es ése con solamente 50 de cada tipo de obrar recíprocamente
superior de la botella, las incertidumbres básicas puede ser alto en cualquier ensayo dado. Ése es
porqué se sugiere a menudo que varios ensayos estén hechos para conseguir un promedio para
cada medida. Además de conseguir resultados mejores de los promedios, uno puede conseguir un
sentido para las incertidumbres. Por ejemplo, si en tres ensayos con las mismas variables, una
consigue N = 10, 8, y 11, la incertidumbre es probable ser pequeña puesto que cada número está
dentro de 2 unidades del promedio. Por otra parte si son los resultados N = 5, 15 y 9, el promedio
es igual que era en el primer ejemplo, pero la incertidumbre es mucho más grande, y si las
variaciones son ésta grande de la medida a la medida, es duro tener confianza en un resultado
matemático particular. Probablemente el la mayoría uno pueden ser seguros de son que la
variable dependiente aumenta o disminuye como aumentos variables independientes. Decir
específicamente que N es proporcional a n sería duro defender.
Un segundo problema es uno de saturación. En una muestra de 50 de cada tipo de tapa de la
botella, si han ocurrido 20 o más fusiones simuladas, las oportunidades para las fusiones están
entonces mucho menos que si habían ocurrido ningunas fusiones todavía. Esto llega a estar muy
claro en la caja extrema de todas las tapas de la botella que consiguen conectadas. Si esto sucede
después de 50 segundos de sacudarir, N no será mayor que esto después de 60 segundos de
sacudarir. Puede ser que sea menos.
La saturación es un problema general cuando el número de fusiones puede ser comparable al
número de núcleos en el sistema. Esto no sucedería normalmente en un reactor de fusión
magnético del confinamiento, pero podría suceder (apenas apenas) con el confinamiento de
inercia, y puede suceder definitivamente con el modelo de la tapa de la botella cuando el
sacudarir es vigoroso y se enciende durante mucho tiempo. Ésta es una limitación básica de este
modelo físico. Este problema podría ser reducido usando mucho más tapas de la botella, pero ése
también aumentaría grandemente el tiempo de la preparación. Para esta actividad conseguir el
sentido básico de las tendencias es más importante que consiguiendo resultados matemáticos
exactos, y para la mayoría de la gente no valdría el esfuerzo necesitado para reducir grandemente
el problema de la saturación.
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Respuestas a las preguntas en la parte (no-opcional) regular:
Del Procedimiento 6:
Pregunta: ¿Son las relaciones entre N y n y entre N y constantes con el gráfico del NT contra
T?
Respuesta: En la "realización la fusión condiciona" el gráfico que el oval etiquetada "contaba
con régimen del reactor" corresponde áspero al logro de cierto número de fusiones, N, en un
reactor. Si N crece con n y con, N aumentaría como el NT aumenta en cierta temperatura, y
uno cuenta con que "cuente con régimen del reactor" debiera ocurrir en los valores grandes del
NT, como hace en el gráfico
.
Pregunta: En el gráfico del NT contra T, para una gama de temperaturas menos de de 10 8 K a
cerca de 4 a x 108 K, el NT del producto necesitó alcanzar gotas acertadas de la operación del
reactor (el fondo del óvalo consigue más bajo). ¿Qué esto sugiere sobre el efecto de aumentar
temperatura en esta gama en el logro de la operación acertada del reactor?
Respuesta: En temperaturas más altas es más fácil sostener la fusión. Esto es porque, como
puede ser visto en el gráfico "coeficientes de la carta de la tarifa de la fusión" (un izquierdo más
bajo de la carta), la probabilidad de la fusión que ocurre en un deuteron + Tritón (D + una T)
reacción va para arriba con el aumento de temperatura en esta gama de temperaturas.
Pregunta: Más allá de cierta temperatura, cerca de 4 x 108 K, el NT del producto necesitaron
alcanzar aumentos acertados de la operación del reactor (el fondo del óvalo consigue más arriba).
¿Qué esto sugiere sobre el efecto de aumentar temperatura en esta gama en el logro de la
operación acertada del reactor?
Respuesta: En las temperaturas más arriba que cerca de 4 x 108 K es realmente más duro
sostener la fusión.
Pregunta: Mire el gráfico "coeficientes de la carta de la tarifa de la fusión" (un izquierdo más
bajo de la carta). ¿el diagrama del coeficiente de la tarifa (indica la probabilidad de la reacción)
contra la temperatura para reacción de D + de T (deuteron + Tritón) explicaron este efecto?
Respuesta: En una temperatura del áspero este gráfico de 4 de x 108 K demuestra que la
probabilidad del reacción de D + de T está disminuyendo suavemente con temperatura. Esto
explica porqué el NT del producto tendrá que ser más grande para la operación acertada del
reactor como la temperatura va más allá de 4 de x 108 K.
De la sección de las preguntas:
Pregunta 1: ¿De qué maneras el modelo de sistema un reactor de fusión verdadero?
Respuesta: Este modelo demuestra que el número de fusiones aumenta con densidad de la
partícula y tiempo del confinamiento. Si algunas variaciones de la temperatura fueron
procuradas, él probablemente las demostraciones que el número de fusiones aumenta con
temperatura.
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Pregunta 2: ¿De qué maneras el sistema no modeló un reactor de fusión verdadero?
Respuesta: Las cosas principales son que no hay fuerzas de largo alcance de la repulsión, y el
número de las fusiones (n) no sería probablemente directamente proporcional al tiempo si los
efectos de la saturación eran importantes. El modelo también no exhibe la dependencia detallada
de la temperatura de las tarifas de la reacción demostradas en el gráfico "coeficientes de la carta
de la tarifa de la fusión."
Para producir un modelo matemático de gráficos de variables:
Puesto que es a menudo difícil que los estudiantes entiendan cómo una relación general que
implica más de dos variables se puede producir de las proporcionalidades encontradas mientras
que solamente una variable independiente y una dependiente se permite cambiar a la vez, es de
mérito demostrar a los estudiantes cómo éste trabaja.
Muchos de los estudiantes serán familiares con la relación ideal de la ley del gas, PV = nRT de la
química. El comienzo hacia fuera preguntándoles qué un gráfico de P contra T debe parecer si V
y n se llevan a cabo constante (R es una constante). Realizarán probablemente que sería una línea
recta que pasa con el origen que indica que P es directamente proporcional a T. Haga igual con P
contra n mientras que V y T se llevan a cabo constante.
Al principio la relación entre P y V puede parecerse un poco más duro dirigir, pero si uno piensa
en términos siempre de conseguir una proporcionalidad directa, es un poco más fácil. P no es
claramente directamente proporcional a V. ¿Qué se podría hacer a V para formar una
proporcionalidad directa con P mientras que n y T se llevan a cabo constante? ¿Por ejemplo, si se
ajusta V, P sería proporcional a V ajustado? Si su can?t de los estudiantes considera que este
trabajo del doesn?t, les demuestra que el derecho entero de la ecuación ahora se está tratando
como constante de modo que el producto de P y de V deba ser una constante. ¿Entonces qué
sucede a P si se aumenta V? A este punto alguien observará probablemente algo de manera que P
y V estén relacionados inverso. Eso significa que uno debe intentar relacionar lo contrario de V
(1/V) con P. Resulta que P es directamente proporcional a 1/V (otra manera de considerar esto es
dividir simplemente ambos lados de la ecuación original de V. Entonces P se está relacionando
directamente con 1/V).
Dividiendo la ecuación el PV = el nRT en tres proporcionalidades, P proporcional a T, P
proporcional a n, y P proporcional a 1/V, el punto que sería alcanzado experimental
determinando las relaciones es determinado. Ahora puede ser visto que la manera de producir
una sola proporcionalidad de un grupo de las proporcionalidades que tienen una variable en
campo común (en este caso es P; para la actividad de la fusión que es N) está poner la variable
común a la izquierda de la declaración de la proporcionalidad y del producto de todas las
variables relacionadas (en este ejemplo n, T y 1/V) a la derecha. Es decir, P es proporcional a los
tiempos 1/V de los tiempos T de n o P es simplemente proporcional a nT/V. Tan en esta
actividad, si N es proporcional a t, N es proporcional a n y N es proporcional a T, entonces N es
proporcional al ntT.
Proyectos futuros
Los coeficientes de la tarifa de la fusión del gráfico de la carta (un izquierdo más bajo de la
carta) sugieren eso en las temperaturas extremadamente altas que las probabilidades de la
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reacción de la fusión pueden ir realmente abajo mientras que la temperatura aumenta. Esto puede
al principio parecerse paradójico, pero los estudiantes que desean producir un ejemplo de esta
clase de cosa que sucede, deben poder hacer el trabajo.
Esto se podía utilizar como proyecto independiente o como entrada en una competición de la
ciencia. Con ése en mente lo que sigue no será detallado. Los estudiantes entonces podrán
encontrar sus propias soluciones a los problemas de la medida y del análisis.
El primer problema que se solucionará es el control cuantitativo de la "temperatura simulada."
Esto requiere probablemente la construcción de una "coctelera mecánica." Una posibilidad es en
el uso del equipo usado para seleccionar al azar la selección de las posiciones de la tarjeta bingo
y los juegos relacionados. Algo como esto se podría construir con un viejo pedal de la bicicleta y
la cadena que se utiliza para rotar el envase o para levantarlo y para caer. En los arreglos más
simples la tarifa que sacudare sería proporcional a la tarifa que da vuelta. Eso haría la
temperatura proporcional a la raíz cuadrada de la tarifa que da vuelta (véase los primeros dos
párrafos "de un experimento más avanzado").
Para realzar la probabilidad de los coeficientes de la tarifa de la reacción que van abajo como va
la temperatura para arriba, los estudiantes pueden unir tiras relativamente pequeñas del velcro a
las tapas de la botella. Esto hará más duro para que la fusión simulada ocurra en el primer lugar,
pero también hará más fácil para las colisiones a los "núcleos fundidos rotura" aparte.
Con estas preparaciones los estudiantes pueden investigar cuantitativo la tarifa en la cual los
núcleos forman en función de altas temperaturas simuladas. De la información en el fondo a la
izquierda de la carta pueden calcular "los coeficientes de la tarifa de la fusión" como el número
total de fusiones por tiempos del tiempo (N/) que el volumen del envase se dividió por el
producto de los números de los dos núcleos (tapas de la botella). Estas tarifas se podrían después
trazar contra temperatura simulada y comparar a la forma "del gráfico de los coeficientes de la
tarifa de la fusión" para el deuterio más el tritio (D + T).
Un análisis más directo de la probabilidad que las colisiones darán lugar a las fusiones
(típicamente llamadas la reacción sección transversal) podría ser hecho usando un envase
transparente con un número relativamente pequeño de cada tipo de núcleo. Las colisiones se
podrían entonces filmar con un camcorder digital, y en aparato de lectura del marco-por-marco el
número de las fusiones divididas por el número total de colisiones podría ser determinado. Esto
se podía hacer en función de temperatura simulada.