Text: Els elements químics i les estrelles

arrodonim_taronja Proposta didàctica

Tal i com hem defensat en altres articles d’aquest blog, el treball entorn a textos a l’aula de ciències permet incloure un enfocament metodològic diferent al tradicional en aquest àmbit. Els textos permeten contextualitzar alguns dels descobriments científics clau i permeten plantejar qüestions entorn dels continguts propis de la matèria, però amb un enfocament eminentment competencial que permet valorar si l’alumne és capaç d’aplicar els seus coneixements per a comprendre una informació nova.

A continuació, incloem un text que descriu la síntesi dels elements químics en el procés d’evolució estel·lar. Es pot emprar com a activitat d’aprenentatge o com a part d’una activitat d’avaluació en unitats didàctiques entorn del concepte d’element químic, d’isòtops i reaccions nuclears.

arrodonim_taronja Elements químics i les estrelles

Les estrelles es formen per agregació de pols interestel·lar, principalment hidrogen. A mesura que el núvol de pols es contrau a causa de l’atracció gravitatòria, la seva densitat s’incrementa fins a assolir els 100 g/cm3 i la temperatura augmenta fins als 1,5·10^7 K, formant un plasma dens de nuclis d’hidrogen ionitzats. En aquest moment comencen a produir-se reaccions nuclears sostingudes, l’estrella «s’encén» i crea un estel groc com el nostre Sol.

En la seva primera etapa de vida, l’estrella està alimentat per una sèrie de reaccions nuclears de fusió que converteixen l’hidrogen en heli. Aquestes reaccions són responsables de la major part de l’enorme quantitat d’energia que s’allibera en forma de llum i calor. Un cop s’han format grans quantitats d’heli 4, aquest element es concentra al centre de l’estel, que a poc a poc es torna més dens i més calent.

Els nuclis d’heli 4 es comencen a fusionar a una temperatura d’aproximadament 2·10^8 K, i formen nuclis de beril·li 8. El beril·li és molt inestable, de manera que triga només entre 10 i 16 segons a descompondre’s. Tanmateix, és prou temps perquè reaccioni amb un tercer nucli d’heli 4 i formi carboni 12, els àtoms del qual són molt estables. Les següents reaccions de fusió amb heli 4 produeixen oxigen 16, neó 20 i magnesi 24, de manera seqüencial. Aquestes reaccions alliberen tanta energia que fan que l’estrella s’expandeixi i es converteixi en un gegant vermell unes 100 vegades més gran.

A mesura que l’estrella s’expandeix, els nuclis més pesats s’acumulen al seu centre, que es contrau fins a assolir una densitat de 50.000 g/cm3 i s’escalfa en extrem. A una temperatura d’uns 7·10^8 K, els nuclis de carboni i oxigen experimenten reaccions de fusió i produeixen nuclis de silici 28. A aquestes temperatures, entre altres reaccions nuclears, el silici es fon i forma molts altres elements, com per exemple el ferro 56. Arribats a aquest punt, l’estrella és una bomba de rellotgeria.

UC Davis Chemwiki. Nucleosynthesis: The Origin of the Elements. (Text adaptat)

arrodonim_taronja Qüestions entorn el text

1 A partir dels teus coneixements, digues quins són els dos elements més abundants a l’univers?

2 Segons el text, en quin ordre se sintetitzen els elements d’un supergegant vermell?

3 El text parla d’heli 4, beril·li 8 i carboni 12. A què es refereix el nombre que segueix el nom de l’element?

4 En base al contingut del text, quin és l’element més pesat que pot produir un estel viu?

5 En base al contingut del text, creus que la quantitat d’àtoms d’He de l’univers es mantindrà constant?

6 Quin tipus de reaccions són les que causen la formació d’elements químics més pesats en el nucli de les estrelles? Creus que seria possible que es produïssin a la terra?

Anuncios

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión /  Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión /  Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión /  Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión /  Cambiar )

Conectando a %s