Opgave
De energie die de zon levert, ontstaat door kernfusie. Bij de meeste fusiereacties in de zon zijn waterstofkernen betrokken. Waterstof heeft drie isotopen; deze staan vermeld in het informatieboek BINAS. Er zijn verschillende fusiereacties mogelijk tussen kernen van waterstofisotopen waarbij 4He gevormd wordt.
a) Geef twee van deze mogelijke fusiereacties.
Bij de fusiereacties in de zon wordt materie omgezet in stralingsenergie. Daardoor neemt de massa van de zon jaarlijks met 1,26.1017 kg af.
b) Bereken het vermogen van de door de zon uitgezonden stralingsenergie.
Een zonnecel zet stralingsenergie om in elektrische energie. Sommige zakrekenmachines werken op stralingsenergie. In figuur 1 is op ware grootte zo’n rekenmachine afgebeeld.
De zonnecel van dit type rekenmachine werkt vanaf een verlichtingssterkte van 12 W/m2.
Het elektrisch vermogen dat de zonnecel dan afgeeft is 0,40 mW.
c) Bepaal, gebruikmakend van figuur 1, het rendement van deze zonnecel.
Uitwerking vraag (a)
21H + 21H → 42He + γ
31H + 11H → 42He + γ
21H + 31H → 42He + 10n + γ
Uitwerking vraag (b)
• U = Δm . c 2 met U = uitgestraalde energie.
• U = 1.26.1017 . (3.108)2 = 1.13.1034J in 1 jaar.
• Dat is per sec 1.13.1034 / (365.24.3600) = 3.6.1026 → Puitgestraald = 3.6.1026J.
Uitwerking vraag (c)
• Oppervlakte zonnecel: 2.4 . 0.7 = 1.68 cm 2 = 1.68.10-4m2.
• Bij 12 W/m2 valt op deze zonnecel 12 . 1.68.10-4 = 2.0.10-3W = 2.0 mW vermogen.
• Hij levert 0.4 mW → rendement 0.4 / 2 = 20%.
