核聚变，这个听起来就充满神秘色彩的科学名词，其实与我们日常生活中所用的能源息息相关。在高三物理学习中，核聚变是一个重要的知识点。今天，我们就通过一个例题，来揭秘核聚变的奥秘，帮助你轻松掌握这种神奇的能源。
核聚变的基本概念
首先，我们来了解一下核聚变的基本概念。核聚变是指两个轻原子核在极高的温度和压力下，克服静电斥力，融合成一个新的更重的原子核的过程。在这个过程中，会释放出巨大的能量。
核聚变的特点
- 高能量：核聚变反应释放的能量远大于核裂变。
- 清洁环保：核聚变反应产生的废物很少，且放射性较低。
- 原料丰富：核聚变反应的原料主要是氢的同位素，地球上储量丰富。
例题分析
下面我们通过一个例题来具体了解核聚变的过程。
例题
太阳内部的能量主要来自于氢的核聚变反应。已知太阳内部氢核聚变反应方程为：
[ 4\ ^1H \rightarrow \ ^4He + 2\ ^0e + 2\ ^1n + 能量 ]
（1）请写出核聚变反应的方程式。 （2）假设每1克氢核完全聚变，释放的能量为多少？ （3）如果将这个能量用于发电，假设发电效率为40%，那么可以产生多少电能？
解答
（1）核聚变反应的方程式为：
[ 4\ ^1H \rightarrow \ ^4He + 2\ ^0e + 2\ ^1n + 能量 ]
（2）根据质能方程 ( E=mc^2 )，每1克氢核完全聚变释放的能量为：
[ E = \frac{1}{4} \times 931.5 \, \text{MeV} = 233.875 \, \text{MeV} ]
其中，1 MeV = ( 1.602 \times 10^{-13} \, \text{J} )。
所以，每1克氢核完全聚变释放的能量为：
[ E = 233.875 \times 1.602 \times 10^{-13} \, \text{J} = 3.75 \times 10^{10} \, \text{J} ]
（3）根据发电效率，可以产生的电能为：
[ \text{电能} = 3.75 \times 10^{10} \, \text{J} \times 40\% = 1.5 \times 10^{10} \, \text{J} ]
总结
通过这个例题，我们了解了核聚变的基本概念、特点以及应用。核聚变作为一种清洁、高效的能源，在未来能源领域具有广阔的应用前景。希望这个例题能帮助你更好地掌握核聚变的相关知识。