Номер 6, страница 192 - гдз по физике 10-11 класс сборник задач Громцева

14. Квантовая физика. 14.13. Ядерные реакции. Термоядерные реакции. Цепная реакция деления ядер - номер 6, страница 192.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Ядерная реакция: $_{7}^{14}N + _{1}^{1}p \rightarrow _{8}^{15}O$

Энергия покоя ядра азота, $E_N = 13039,97 \text{ МэВ}$

Энергия покоя протона, $E_p = 938,28 \text{ МэВ}$

Энергия покоя ядра кислорода, $E_O = 13963,77 \text{ МэВ}$

Перевод в СИ:

Энергия в системе СИ измеряется в Джоулях (Дж). Соотношение между мегаэлектронвольтами и Джоулями:

$1 \text{ МэВ} \approx 1.602 \times 10^{-13} \text{ Дж}$

$E_N = 13039,97 \text{ МэВ} \approx 2.089 \times 10^{-9} \text{ Дж}$

$E_p = 938,28 \text{ МэВ} \approx 1.503 \times 10^{-10} \text{ Дж}$

$E_O = 13963,77 \text{ МэВ} \approx 2.237 \times 10^{-9} \text{ Дж}$

Найти:

Выделившаяся энергия $E$.

Решение:

Энергия, которая выделяется в результате ядерной реакции, равна разности суммарной энергии покоя частиц до реакции и суммарной энергии покоя частиц после реакции. Эта величина называется энергетическим выходом реакции.

Энергетический выход $E$ вычисляется по формуле, основанной на законе сохранения энергии: $E = E_{начальная} - E_{конечная}$

В данной реакции начальными частицами являются ядро азота ($_{7}^{14}N$) и протон ($_{1}^{1}p$), а конечным продуктом — ядро кислорода ($_{8}^{15}O$).

Следовательно, формула для расчета выделившейся энергии принимает вид: $E = (E_N + E_p) - E_O$

Поскольку все исходные данные уже представлены в энергетических единицах (МэВ), вычисления наиболее удобно проводить именно в них.

Подставим числовые значения в формулу: $E = (13039,97 \text{ МэВ} + 938,28 \text{ МэВ}) - 13963,77 \text{ МэВ}$

Сначала вычислим суммарную энергию покоя начальных частиц: $E_{начальная} = 13039,97 + 938,28 = 13978,25 \text{ МэВ}$

Теперь найдем разность между начальной и конечной энергией: $E = 13978,25 \text{ МэВ} - 13963,77 \text{ МэВ} = 14,48 \text{ МэВ}$

Положительное значение $E$ означает, что энергия в ходе реакции выделяется (экзотермическая реакция).

Ответ: в результате этой реакции выделяется $14,48 \text{ МэВ}$ энергии.