Por qué está tan caliente el núcleo de una estrella

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m3ntol
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Por qué está tan caliente el núcleo de una estrella

Mensajepor m3ntol » 11 May 2012, 20:41

De nuevo me he topado con una fórmula de las de BUP (en mi época era BUP y no ESO) que se puede aplicar en cosmología para comprender mejor las características de las estrellas. ¿Alguien recuerda la ecuación de los gases perfectos?

[tex]p*v=n * R * T[/tex]

Donde P es la presión, v el volumen, n el número de moles, r una constante y T la temperatura. Casi todos nos habremos hinchado a hacer problemitas en los que se calientan n moles de nitrógeno en un recipiente cerrado, o se expande un gas a temperatura constante, etc, etc, etc. Pues resulta que es aplicable a las estrellas durante la mayor parte de su vida. Es decir que para una estrella como nuestro Sol y para la mayoría de ellas se cumple. Para hacer más 'cósmica' esta ecuación vamos a operar un poco y utilizar 'densidad' en vez de volumen y moles.

[tex]p*v=n R T \Rightarrow p = \frac{n}{v} * r * T[/tex]

Aquí [tex]\frac{n}{v}[/tex] es la densidad en [tex]\frac{\frac{gramos}{mol}}{litro}[/tex] De alguna manera operamos en la constante R para que todo vaya en unidades mks y tenedríamos:

[tex]Presion= densidad * Temperatura * constante[/tex]

Si consideramos una estrella en equilibrio hidrostático, cuanto más cerca del centro del cuerpo celeste estamos mayor es la presión. Aunque no es lineal (no queremos meternos en cálculos muy farragosos), la presión crece con la proximidad al centro del cuerpo.

[tex]densidad * Temperatura \approx \frac{\text{Otra constante}}{r}[/tex]

En el fondo es bastante intuitivo que cuanto más cerca del centro estemos mayor se hace la presión. La ecuación nos dice que también deben crecer la densidad y temperatura para mantener el equilibro hidrostático. Lo cual concuerda con el modelo estelar, el núcleo solar tiene una densidad de 160,000 Kg/m3, y una temperatura de 15 millones de grados Kelvin.

Esto es aplicable mientras haya combustible estelar y no se produzca la 'degeneración de electrones' y el extra de la presión de Fermi, pero eso ya no es intuitivo ni de BUP...

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Avicarlos
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Re: Por qué está tan caliente el núcleo de una estrella

Mensajepor Avicarlos » 12 May 2012, 12:25

m3ntol escribió:De nuevo me he topado con una fórmula de las de BUP (en mi época era BUP y no ESO) que se puede aplicar en cosmología para comprender mejor las características de las estrellas. ¿Alguien recuerda la ecuación de los gases perfectos?

[tex]p*v=n * R * T[/tex]

Donde P es la presión, v el volumen, n el número de moles, r una constante y T la temperatura. Casi todos nos habremos hinchado a hacer problemitas en los que se calientan n moles de nitrógeno en un recipiente cerrado, o se expande un gas a temperatura constante, etc, etc, etc. Pues resulta que es aplicable a las estrellas durante la mayor parte de su vida. Es decir que para una estrella como nuestro Sol y para la mayoría de ellas se cumple. Para hacer más 'cósmica' esta ecuación vamos a operar un poco y utilizar 'densidad' en vez de volumen y moles.

[tex]p*v=n R T \Rightarrow p = \frac{n}{v} * r * T[/tex]

Aquí [tex]\frac{n}{v}[/tex] es la densidad en [tex]\frac{\frac{gramos}{mol}}{litro}[/tex] De alguna manera operamos en la constante R para que todo vaya en unidades mks y tenedríamos:

[tex]Presion= densidad * Temperatura * constante[/tex]

Si consideramos una estrella en equilibrio hidrostático, cuanto más cerca del centro del cuerpo celeste estamos mayor es la presión. Aunque no es lineal (no queremos meternos en cálculos muy farragosos), la presión crece con la proximidad al centro del cuerpo.

[tex]densidad * Temperatura \approx \frac{\text{Otra constante}}{r}[/tex]

En el fondo es bastante intuitivo que cuanto más cerca del centro estemos mayor se hace la presión. La ecuación nos dice que también deben crecer la densidad y temperatura para mantener el equilibro hidrostático. Lo cual concuerda con el modelo estelar, el núcleo solar tiene una densidad de 160,000 Kg/m3, y una temperatura de 15 millones de grados Kelvin.

Esto es aplicable mientras haya combustible estelar y no se produzca la 'degeneración de electrones' y el extra de la presión de Fermi, pero eso ya no es intuitivo ni de BUP...


¿Me permites m3ntol, que te llame hijo?. Pues resulta que correspondes por lo que cuentas a la ERA escolar de mis hijos. Ellos estudiaron BUP por contra de lo que estudié en mi ERA, Bachillerato. Y mis nietos estudiaron en esta otra ERA ESO. Creo que mis biznietos (espero que pronto), les alcanzará la ERA de LO OTRO.jajajaja.

En cuanto al calor del núcleo estelar, si lo vemos en el concepto cuántico, pero relajados, podemos anunciar a nuestros lectores que viene a ser una guerra entre la fuerza electromagnética y la de la gravedad.
Ya sabes. Cuando los contendientes se enfrascan en la defensa de sus propios intereses, lo hacen acaloradamente. Y este par de fuerzas cuánticas, apretujando una, e intentando zafarse del apresamiento, la otra, ejercen tal trabajo, que se les escapa calor por todos sus puntos.

Si en lugar de tratarse de partículas micro se tratara de personas macro, diríamos que sacan chispas y pierden la piel ( que es energía). jajajaja

Saludos de Avicarlos.

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Re: Por qué está tan caliente el núcleo de una estrella

Mensajepor m3ntol » 12 May 2012, 13:57

Y antes de entrar en materia degenerada (cada vez que lo oigo me suena fatal... :D :D ) decir que el modelo de estrella tal cual lo he contado, por si solo, es insuficiente. El equilibrio hidrostático funciona en sistemas cerrados pero las estrellas irradian calor... mucho calor. Teniendo eso en cuenta la estrella colapsaría porque el calor del núcleo se mueve hacia la superficie rompiendo el equilibrio hidrostático.

¿Cómo es posible que se mantenga entonces una estrella? por el extra de calor generado por las reacciones de fusión nuclear. Por eso al agotase el combustible comienza el colapso.

Y ahora ya no cuento, sino que pregunto ¿Se puede decir entonces que el calor irradiado por una estrella es, en términos absolutos, el calor generado por las reacciones nucleares? Yo creo que si, porque las reacciones nucleares generan precisamente el calor necesario para compensar el que fluye hay el exterior.

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Re: Por qué está tan caliente el núcleo de una estrella

Mensajepor Avicarlos » 12 May 2012, 18:24

Mas bien debes tenerlo por cierto, m3ntol. Las estrellas emiten todas las longitudes de onda del espectro electromagnético. Un tipo es el que vemos, las ondas lumínicas y otro el que notamos en nuestra piel, las infrarojas, o calóricas pero también las X, y las Gamma, amén que también se arrastran protones y electrones con el viento Solar. Total, pierden enormidad de energía continuamente, lo que hace que su masa disminuya, y se convierta en una enana roja, marrón, al explotar cuando falla el equilibrio de las fuerzas nucleares.

Pero ¿no te preguntas, como la gravedad, le puede al electromagnetismo?. Aunque parezca mentira ya nos lo contaba Newton.

Saludos de Avicarlos.

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Re: Por qué está tan caliente el núcleo de una estrella

Mensajepor M97 » 24 May 2012, 17:42

Lo que a mi me tiene intrigado es el tema de que la temperatura de la corona solar.

Es cierto que debido a las reacciones nucleares el sol irradia energía, y que la energía que desprende hace que se igualen sus "fuerzas gravitatórias", y no colapse.
De acuerdo que cuanto mas al centro, mas presión y mas temperatura.

Entonces, porque la corona solar está mas caliente que su superfície?????

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Re: Por qué está tan caliente el núcleo de una estrella

Mensajepor m3ntol » 24 May 2012, 23:13

M97 escribió:Lo que a mi me tiene intrigado es el tema de que la temperatura de la corona solar.

Es cierto que debido a las reacciones nucleares el sol irradia energía, y que la energía que desprende hace que se igualen sus "fuerzas gravitatórias", y no colapse.
De acuerdo que cuanto mas al centro, mas presión y mas temperatura.

Entonces, porque la corona solar está mas caliente que su superfície?????


Es una muy buena pregunta y hasta hace poco no había una explicación adecuada. Ahora hay una teoría aceptada, te paso el enlace:
http://www.iac.es/gabinete/difus/cienci ... erra/9.htm

De especial interés este párrafo:
No obstante, ¿cómo es posible que existan capas externas tan calientes?; de hecho, la corona, ¿es tan caliente como el interior solar?. Esta pregunta que empezaron a plantearse los físicos solares en los años 50, sólo comienza a ser contestada con certeza en la actualidad tras los experimentos a bordo de SOHO. Tenemos ya evidencias certeras de que el calentamiento se produce por la energía que transportan ondas de tipo acústico y otras asociadas al campo magnético, producidas en las capas situadas más abajo, cercanas a la superficie.

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Re: Por qué está tan caliente el núcleo de una estrella

Mensajepor M97 » 25 May 2012, 17:39

Gracias!
Un artículo muy interesante.

Al final, las ondas magnéticas solares parece ser que son las que explican la mayoría de reacciones
y fenómenos curiosos que ocurren en el Sol, tales como la temperatura de su corona, o como las manchas solares.
Uno no deja de sorprenderse nunca de los efectos provocados por el electromagnetismo, es una parte de la física impresionante. Aun y asi, cuesta horrores sacarlo adelante en la universidad ( :banghead: ), el nivel de deducción que debe uno tener a veces saca de quicio... jajaja.

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Re: Por qué está tan caliente el núcleo de una estrella

Mensajepor m3ntol » 25 May 2012, 22:07

Las ondas magnéticas y ¡ojo! las acústicas también. El Sol vibra en una centena de armónicos y la SOHO los detecta.

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Re: Por qué está tan caliente el núcleo de una estrella

Mensajepor sergipr » 26 May 2012, 01:01

Pero.. ¿y no te preguntas como la gravedad le puede al electromagnetismo?... buena pregunta Avicarlos.

¿Sabremos algún día lo que es la gravedad?

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Re: Por qué está tan caliente el núcleo de una estrella

Mensajepor M97 » 28 May 2012, 16:15

m3ntol escribió:Las ondas magnéticas y ¡ojo! las acústicas también. El Sol vibra en una centena de armónicos y la SOHO los detecta.


Me parece muy interesante el tema de las ondas acústicas, y me soprende como puede captarlas la SOHO!

sergipr escribió: ¿Sabremos algún día lo que es la gravedad?


Saber, sabemos cuales son sus efectos. Los supuestos gravitones aun están por detectar.
Si llegamos a detectarlos y podemos manipular la gravedad como hacemos con el electro magnetismo... no quiero ni pensar la de aplicaciones que podríamos crear!

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