Водород –– самый распространённый элемент во Вселенной:
75% массы Вселенной приходится на водород, остальное на гелий, с очень небольшой долей других элементов. Однако водород –– это не только самый распространённый элемент, но
и исходное вещество для термоядерного синтеза всех остальных элементов. Водород составляет основу многих звёзд, и, следовательно, Млечный путь, содержащий более 100 миллиардов звёзд, чрезвычайно богат водородом. Среднее расстояние между звёздами несколько световых лет. Межзвёздное пространство также в основном заполнено водородом. Всего во Вселенной насчитывается около 100 миллиардов галактик, находящихся на большом расстоянии друг от друга. Например, расстояние между Млечным путём и его ближайшим соседом, туманностью Андромеды, составляет 2 миллиона световых лет. Основной компонент межгалактического пространства также водород, хотя плотность вещества очень мала даже по
сравнению с межзвёздной: она составляет 1 атом/м3 при температуре 2,7 K
- Рассчитайте среднюю скорость (8RT/πM)^1/2 атома водорода в межгалактическом пространстве.
- Рассчитайте объём цилиндра столкновения атома водорода за 1 секунду, равный произведению сечения столкновений πd^2 на скорость атома, где d –– диаметр атома водорода
(1 ·10−8см). Частицы, центры которых попадут внутрь цилиндра, столкнутся с атомом водорода. - Рассчитайте число столкновений в секунду для атома водорода, умножив объём цилиндра на плотность числа частиц. Сколько лет пройдёт, пока атом водорода встретит другой атом
в межгалактическом пространстве? - Рассчитайте среднюю длину свободного пробега λ атома водорода в межгалактическом пространстве; λ –– средняя длина пути частицы между столкновениями. В межзвёздном пространстве средняя плотность вещества составляет 1 атом/см^3, а средняя температура –– около 40 K.
- Рассчитайте среднюю скорость атома водорода в межзвёздном пространстве.
- Рассчитайте длину свободного пробега λ атома водорода в межзвёздном пространстве.
- Какой вывод о вероятности химической реакции в космосе можно сделать на основании этих данныx ?