Номер 3, страница 158 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

3. Как формулируются законы сохранения массовых и зарядовых чисел? Приведите примеры, написав несколько ядерных реакций.

3. Законы сохранения массовых и зарядовых чисел являются фундаментальными принципами, которым подчиняются все ядерные реакции. Они формулируются следующим образом:

Закон сохранения массового числа (числа нуклонов): Сумма массовых чисел (верхних индексов в обозначении ядер и частиц, обозначается буквой $A$) до реакции равна сумме массовых чисел продуктов реакции. Массовое число представляет собой общее число нуклонов (протонов и нейтронов) в ядре.

Закон сохранения зарядового числа (электрического заряда): Сумма зарядовых чисел (нижних индексов, обозначается буквой $Z$) до реакции равна сумме зарядовых чисел продуктов реакции. Зарядовое число равно числу протонов в ядре и определяет его электрический заряд (в единицах элементарного заряда).

Для любой ядерной реакции вида $a + X \rightarrow Y + b$, где $a$ и $b$ — частицы, а $X$ и $Y$ — ядра, эти законы записываются как система уравнений:

$A_a + A_X = A_Y + A_b$

$Z_a + Z_X = Z_Y + Z_b$

Примеры ядерных реакций:

1. Альфа-распад урана-238:

Реакция: $_{92}^{238}U \rightarrow _{90}^{234}Th + _2^4He$

Проверка законов сохранения:

Сохранение массового числа: $238 = 234 + 4$

Сохранение зарядового числа: $92 = 90 + 2$

2. Бета-распад углерода-14:

Реакция: $_{6}^{14}C \rightarrow _{7}^{14}N + _{-1}^{0}e + \tilde{\nu}_e$ (где $_{-1}^{0}e$ — электрон, а $\tilde{\nu}_e$ — электронное антинейтрино, у которого массовое и зарядовое числа равны нулю).

Проверка законов сохранения:

Сохранение массового числа: $14 = 14 + 0$

Сохранение зарядового числа: $6 = 7 + (-1)$

3. Реакция деления урана-235:

Реакция (один из возможных каналов): $_0^1n + _{92}^{235}U \rightarrow _{56}^{141}Ba + _{36}^{92}Kr + 3(_0^1n)$

Проверка законов сохранения:

Сохранение массового числа: $1 + 235 = 141 + 92 + 3 \cdot 1 \Rightarrow 236 = 236$

Сохранение зарядового числа: $0 + 92 = 56 + 36 + 3 \cdot 0 \Rightarrow 92 = 92$

4. Реакция термоядерного синтеза:

Реакция: $_1^2H + _1^3H \rightarrow _2^4He + _0^1n$ (дейтерий + тритий $\rightarrow$ гелий + нейтрон)

Проверка законов сохранения:

Сохранение массового числа: $2 + 3 = 4 + 1 \Rightarrow 5 = 5$

Сохранение зарядового числа: $1 + 1 = 2 + 0 \Rightarrow 2 = 2$

Ответ:

Закон сохранения массового числа утверждает, что в любой ядерной реакции сумма массовых чисел (общего числа протонов и нейтронов) исходных ядер и частиц равна сумме массовых чисел конечных продуктов. Закон сохранения зарядового числа утверждает, что алгебраическая сумма электрических зарядов (числа протонов) частиц до реакции равна алгебраической сумме зарядов частиц после реакции. Примеры реакций, иллюстрирующих эти законы, включают альфа-распад ($_{92}^{238}U \rightarrow _{90}^{234}Th + _2^4He$), бета-распад ($_{6}^{14}C \rightarrow _{7}^{14}N + _{-1}^{0}e + \tilde{\nu}_e$), а также реакции деления ядер (например, урана) и термоядерного синтеза (например, дейтерия и трития).