核融合反応より強力な反応

締切済

質問者：Mr-kwkw
質問日時：2008/11/25 18:18
回答数：5件

原子核融合反応よりも強力なエネルギーを出す化学反応は
ありますか？

もちろん核融合によりつくりだされるエネルギーには反応する
原子核の数によって上限がないわけですが、ここでは
同じ量の反応材料とします。

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回答 (5件)

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No.5

回答者： htms42
回答日時：2008/11/26 16:05

化学変化と核融合や核分裂の変化とは違うということについてです。

化学反応では原子の種類は変化しません。原子と原子の組み合わせが変わるだけです。組み合わせを決めているものは化学結合です。
だから化学反応は化学結合の変化です。化学結合のエネルギーの違いがエネルギーの出入りになります。
２Ｈ２＋Ｏ２→２Ｈ２Ｏ
組み合わせが変わるだけですから化学反応式の両辺で各元素ごとの原子の数は同じになります。化学反応式はそういう性質を満たすように係数を決めています。
普通に見たり聞いたりする反応は少々激しいものでも全て化学反応です。反応前の物質の中にあった元素は必ず反応後の物質の中にあります。
原子と原子の組み合わせの変更ですから原子核の内部の構造には変化がないのです。

核融合、核分裂では原子の種類が変わります。
原子核の変化が起こっています。陽子や中性子の結合の変化が起こると質量の和が変化します。その質量の変化に応じてエネルギーが出入りします。
原子の種類の変わる反応というのは普通には起こらないものです。起こるとしたら普通の化学反応に関係するエネルギーとは「桁違いに大きなエネルギー」が関係するのだという理解が必要です。
したがって、原子の種類の変わる変化よりもエネルギーの大きな、原子の種類の変わらない変化というのはありえないのです。「それだけエネルギーが大きければその段階で化学結合は成り立たなくなっている、バラバラになっているだろう」というのが＃２の回答に書いてあることです。

化学反応では全質量は変化しない（無視できる）としています。核融合・核分裂では全質量が変化します。全エネルギーはどちらの場合も変化しません。（この内容が＃３に書いてあります。）

化学反応と原子核反応との違いが分からなかったようですね。
エネルギーが大きいといっても連続的なものというイメージだったのではないでしょうか。だから部分的に逆転も起こりうるというイメージを持ってしまったのでしょう。
どれくらいエネルギーに違いがあるのか、大雑把な値を一度調べておくといいかもしれません。
（Ｈ２の燃焼熱を水素分子１つ当たりに直したものと電子の対消滅で出てくるエネルギーとを比べると２０万倍ほど違いがあります。）

新しいことを知るのも大事ですが足元を確かなものにするというのも大事です。トピックス狙いだけを考えているとすぐにこけてしまいます。

※対消滅の場合のエネルギーは消滅する粒子の質量によって変わります。
電子の対消滅、対発生であれば変化する質量は電子の質量２個分です。
この場合、核分裂、核融合に比べて桁違いに大きいと言うことは出来ません。核分裂、核融合での質量の変化は大体電子の質量と同程度だからです。質量数２の水素原子２つで質量数４のヘリウム原子が出来る時の質量変化は電子１０個分ほどです。
陽子、反陽子の場合だと電子の場合よりも２０００倍ほど大きくなります。

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No.4

回答者： sanori
回答日時：2008/11/25 19:19

こんばんは。

＞＞＞原子核融合反応よりも強力なエネルギーを出す化学反応はありますか？

ありません。
化学では。

＞＞＞核融合反応より強力な反応
＞＞＞ここでは同じ量の反応材料とします。

あります。
Ｎｏ．１様がおっしゃるとおりで、対消滅です。
対消滅というのは、粒子と反粒子との反応です。

核融合や核分裂では、反応後に質量が残りますが、
対消滅では、質量を持った粒子が消えるので、失われた質量が莫大なエネルギーに変わります。

・・・ちなみに、
単純に考えれば、宇宙が誕生したとき、粒子と反粒子は同数であり、
そうだとすれば、全部対消滅してしまっていたはずなのですが、
粒子と反粒子の数に偏りがあったため、全部対消滅することなく、
現実に、今のような宇宙が存在しています。
これは、日本人が受賞ということで話題になっている、今年のノーベル物理学賞の受賞理由と大いに関係があります。

以上、ご参考になりましたら。