/
Ster in een doos De levenscyclus van sterren verkennen Ster in een doos De levenscyclus van sterren verkennen

Ster in een doos De levenscyclus van sterren verkennen - PowerPoint Presentation

hirook
hirook . @hirook
Follow
356 views
Uploaded On 2020-07-01

Ster in een doos De levenscyclus van sterren verkennen - PPT Presentation

Uitleg bij deze presentatie Witte slides geven het begin van een sectie aan en zijn verborgen in de presentatie Laat de overige slides zien of verberg ze afhankelijk van welk niveau gewenst is Ruwe aanduiding van de niveaus ID: 791961

van 000 zon een 000 van een zon ster temperatuur sterren het zijn kelvin lichtkracht bij die dan dat

Share:

Link:

Embed:

Download Presentation from below link

Download The PPT/PDF document "Ster in een doos De levenscyclus van ste..." is the property of its rightful owner. Permission is granted to download and print the materials on this web site for personal, non-commercial use only, and to display it on your personal computer provided you do not modify the materials and that you retain all copyright notices contained in the materials. By downloading content from our website, you accept the terms of this agreement.


Presentation Transcript

Slide1

Ster in een doos

De levenscyclus van sterren verkennen

Slide2

Uitleg bij deze presentatie

Witte slides geven het begin van een sectie aan en zijn verborgen in de presentatie. Laat de overige slides zien of verberg ze, afhankelijk van welk niveau gewenst is.

Ruwe aanduiding van de niveaus:

Beginner: 11-14 jaar (onderbouw middelbare school)

Gemiddeld: 14-16 jaar (middelbare school)

Gevorderd: 16-19 jaar (bovenbouw middelbare school)

Slide3

Introductie

Basisbegrippen van wat sterren zijn en hoe we ze waarnemen.

Niveau: Beginner +

Slide4

Wat is een ster?

Een bol van gas, voornamelijk waterstof en helium.

De kern is zo heet en dicht dat er kernfusie kan plaatsvinden.

Bij de fusie worden lichtere elementen in zwaardere omgezet.

Slide5

Elke ster is anders

Alle sterren aan de nachtelijke hemel zijn verschillend

Helderheid:

Geeft ons een idee hoe groot de lichtkracht van een ster is, d.w.z. hoeveel energie in de kern wordt opgewekt

Kleur:

Geeft ons de oppervlaktetemperatuur van de ster

Slide6

Eenheden van lichtkracht

We meten de lichtkracht van alledaagse voorwerpen in watts

Hoe helder is een gloeilamp?

Ter vergelijking, de lichtkracht van de zon is:

380,000,000,000,000,000,000,000,000 Watts

(380 miljoen miljoen miljoen miljoen!)

Dat is gemakkelijker te schrijven als 3.8 x 10

26

watt

Om het gemakkelijker te maken geven we de helderheid van sterren aan in vergelijking met de zon

Slide7

Eenheden van temperatuur

Temperatuur wordt gemeten in kelvin

De temperatuurschaal van kelvin is hetzelfde als die van Celsius, maar begint bij -273

o

C

Deze temperatuur is het “absolute nulpunt”

-273

o

C

-173

o

C

0

o

C

100

o

C

0 K

100 K

273 K

373 K

1000

o

C

1273 K

Kelvin = Celsius + 273

Slide8

De temperatuur meten

De temperatuur van een ster meten we aan de hand van haar kleur

Blauwe sterren zijn heet en rode sterren zijn koel

Rode ster

3.000 K

Gele ster

5.000 K

Blauwe ster

10.000 K

Slide9

Zwartelichaamsstraling

Meer details over de kleur en temperatuur van een ster, aan de hand van zwartelichaamsstraling.

Niveau: Gevorderd +

Slide10

Zwartelichaamsstraling

Een “zwart lichaam” absorbeert al het licht dat erop valt

De hoeveelheid licht die het bij elke golflengte uitzendt, hangt van de temperatuur af

Slide11

Slide12

Verschuivingswet van Wien

De maximale intensiteit van het licht is gerelateerd aan de temperatuur:

Temperatuur (K) = constant van Wien (K m) / piekgolflengte (m)

T =

b

λ

max

(b = 0.002898 m.K)

Slide13

Hoe heet is de zon

Deze grafiek laat de straling van de zon zien

Hoe heet is de zon?

Slide14

Hertzsprung-Russelldiagram

Een introductie in het HR-diagram, waarop diverse sterren worden geplaatst – probeer de leerlingen te laten raden waar ze denken dat de sterren terecht komen, voordat ze geplaatst worden.

Niveau: Beginner +

Slide15

Het Hertzsprung-Russelldiagram

We kunnen sterren vergelijken door in een diagram hun lichtkracht en temperatuur te plaatsen

Slide16

Lichtkracht (t.o.v. de zon)

1

100

10.000

0,01

0,0001

Temperatuur (kelvin)

25.000

10.000

7.000

5.000

3.000

We beginnen met het plaatsen van de assen:

Lichtkracht op de verticale as (gemeten ten opzichte van de zon) Temperatuur op de horizontale as (gemeten in kelvin)

Waar zou je de zon in dit diagram plaatsen?

Ze heeft een lichtkracht van 1 t.o.v. zichzelf en haar temperatuur is 5800 K

De sterren Vega en Sirius zijn helderder en heter dan de zon. Waar zou je ze plaatsen?

Sommige sterren zijn veel koeler en minder helder, zoals de ster die het dichtst bij de zon is, Proxima Centauri. Waar zou je deze sterren plaatsen?

Deze sterren noemen we rode dwergen.

Zon

Sirius

Vega

Proxima Centauri

Het blijkt dat in dit diagram de meeste sterren ergens langs deze lijn vallen.

Dit noemen we de “Hoofdreeks"

Hoofdreeks

Slide17

Lichtkracht (t.o.v. de zon)

1

100

10.000

0,01

0,0001

Temperatuur (kelvin)

25.000

10.000

7.000

5.000

3.000

Zon

Sirius

Vega

Proxima Centauri

Hoofdreeks

Rigel

Betelgeuze

Deneb

Arcturus

Aldebaran

Sirius B

Maar niet alle sterren liggen op de hoofdreeks. Sommige, zoals Arcturus en Aldebaran, zijn veel helderder dan de zon, maar koeler. Waar liggen die in de figuur?

Dit zijn de oranje reuzen.

De ster Betelgeuze is nog helderder dan Aldebaran, maar heeft een kouder oppervlak.

Dat maakt haar tot een rode superreus.

Nog helderder dan Betelgeuze zijn sterren als Deneb en Rigel, die veel heter zijn.

Dat zijn dan blauwe superreuzen.

Sommige van de heetste sterren blijken veel minder helder te zijn dan de zon. In welke hoek horen die?

Dit zijn de witte dwergen, zoals Sirius B, die rond Sirius draait.

Slide18

Lichtkracht (t.o.v. de zon)

1

100

10.000

0,01

0,0001

Temperatuur (kelvin)

25.000

10.000

7.000

5.000

3.000

Hoofdreeks

Reuzen

Superreuzen

Witte dwergen

Bijna alle sterren die we zien, zitten in een van de groepen, maar daar blijven ze niet.

Tijdens hun evolutie veranderen de lichtkracht en temperatuur.

Hierdoor bewegen ze door het Hertzprung-Russelldiagram.

Zon

Sirius

Vega

Proxima Centauri

Betelgeuse

Arcturus

Rigel

Deneb

Sirius B

Slide19

Lichtkracht (t.o.v. de zon)

1

100

10.000

0,01

0,0001

Temperatuur (kelvin)

25.000

10.000

7.000

5.000

3.000

Zon

De zon bevindt zich al miljarden jaren op de hoofdreeks en zal daar ook nog miljarden jaren blijven.

Maar uiteindelijk zal ze opzwellen tot een reuzenster, helderder maar ook koeler.

Slide20

Lichtkracht (t.o.v. de zon)

1

100

10.000

0,01

0,0001

Temperatuur (kelvin)

25.000

10.000

7.000

5.000

3.000

Zon

Op dit punt is ze een rode reus.

Ze wordt dan nog heter en een beetje helderder, even is ze een blauwe reus.

Slide21

Lichtkracht (t.o.v. de zon)

1

100

10.000

0,01

0,0001

Temperatuur (kelvin)

25.000

10.000

7.000

5.000

3.000

Zon

Uiteindelijk houdt kernfusie in de kern op.

De zon wordt dan een witte dwerg, veel minder helder, maar met een hogere oppervlaktetemperatuur.

Slide22

Ster in een doos

Dit is een goed moment om de ster in een doos te openen, om het Hertzsprung-Russelldiagram voor verschillende massa’s te bekijken.

Niveau: Beginner +

Slide23

Kernfusie

De processen die zich afspelen in het binnenste van een ster.

Niveau: Gemiddeld +

Slide24

Kernfusie

De lichtkracht van een ster wordt geleverd door kernfusie in het binnenste van de ster

De temperatuur en dichtheid zijn hoog genoeg om kernfusie te laten plaatsvinden.

Sterren bestaan voornamelijk uit waterstof, met kleine hoeveelheden helium.

Ze zijn zo heet dat de elektronen van de atoomkernen gescheiden zijn.

Het geïoniseerde gas noemen we een plasma.

Slide25

De proton-protoncyclus

Bij temperaturen boven de 4 miljoen kelvin fuseert waterstof tot helium

Slide26

De koolstof-stikstofcyclus

Bij temperaturen boven de 17 miljoen kelvin kan de ster koolstof, stikstof en zuurstof gebruiken om waterstof in helium om te zetten.

Slide27

Als er geen waterstof meer is

De ster wordt netjes in balans gehouden tussen de zwaartekracht naar binnen en de straling die naar buiten duwt.

Als de waterstof op raakt, dan komt er minder energie vrij en zorgt de zwaartekracht ervoor dat de kern van de ster krimpt.

Als de ster zwaar genoeg is, stijgt de temperatuur in de kern voldoende om helium te laten fuseren.

Slide28

Heliumverbranding

Bij temperaturen boven de 100 miljoen kelvin kan helium tot koolstof fuseren. Deze reactie wordt het “triple-alfaproces” genoemd.

Slide29

Zwaardere elementen

Helium fuseert met koolstof om zwaardere elementen te vormen:

zuurstof, neon, magnesium, silicium, zwavel, argon, calcium, titanium, chroom en ijzer

Het is onmogelijk om elementen zwaarder dan ijzer te maken door middel van kernfusie zonder energie toe te voegen.

Slide30

Als er geen helium meer is

Uiteindelijk raakt ook de helium op en krimpt de kern van de ster weer.

Als de ster zwaar genoeg is, kan de temperatuur hoog genoeg worden voor de fusie van koolstof.

De cyclus herhaalt zich, met de fusie van steeds zwaardere elementen, totdat de tempeatuur in de kern niet verder kan oplopen.

Op dat moment gaat de ster dood.

Slide31

Zwaardere elementen verbranden

Zwaardere elementen ondergaan fusie bij nog hogere temperaturen in de kern

Koolstof: 500 miljoen kelvin

Neon: 1,2 miljard kelvin

Zuurstof: 1,5 miljard kelvin

Silicium: 3 miljard kelvin

Slide32

De efficiëntie van kernfusie

Niveau: Gevorderd

Slide33

Waterstoffusie

De proton-protoncyclus zet zes waterstofkernen om in een heliumkern, twee protonen en twee positronen (anti-elektronen).

De eergie die per reactie vrijkomt is erg klein en wordt uitgedrukt in “megaelektronvolt” of MeV.

1 MeV = 1,6 x 10

-13

joule

Bij elke fusiereactie in de proton-protoncyclus komt 26,73 MeV aan energie vrij.

Slide34

Atomaire massa’s

De massa die uit de reactie komt, is kleiner dan de massa die erin gaat, dus bij elke reactie raakt de ster een beetje massa kwijt.

Net als de energieën zijn ook de massa’s heel erg klein, gemeten in “atomaire massa-eenheid” of u

1 u = 1,661 x 10

-27

kg

Slide35

Massaverlies

Massa van een proton (p): 1,007276 u

Massa van een positron (e

+

): 0,000549 u

Massa van een heliumkern (He): 4,001505 u

Hoeveel massa raakt er in elke reactie verloren?

0,026501 u = 4,4018 x 10

-29

kg

Slide36

Heliumverbranding

Bij heliumverbranding komt bij elke reactie 7,275 MeV vrij

Koolstof-12

Een koolstof-12-kern heeft een massa van precise 12 u. Hoeveel massa raakt er verloren bij een reactie in het triple-alfaproces?

0,004515 u = 7,499415 x 10

-30

kg