Вариант 5, страница 36 - гдз по физике 11 класс самостоятельные и контрольные работы Ерюткин, Ерюткина

Авторы: Ерюткин Е. С., Ерюткина С. Г.
Тип: Самостоятельные и контрольные работы
Серия: классический курс
Издательство: Просвещение
Год издания: 2020 - 2025
Уровень обучения: базовый и углублённый
Цвет обложки: фиолетовый
ISBN: 978-5-09-097-598-8
Популярные ГДЗ в 11 классе
Самостоятельная работа № 1. Строение атомного ядра. Ядерные силы. Энергия связи атомных ядер. Физика атомного ядра. Квантовая физика - страница 36.
Вариант 5 (с. 36)
Условие. Вариант 5 (с. 36)
скриншот условия

Вариант 5*
1. Определите элемент, в ядре атома которого содержится 51 протон и 71 нейтрон.
2. Рассчитайте минимальную работу, необходимую для того, чтобы оторвать один нейтрон от изотопа натрия $_{11}^{23}\text{Na}$. (Примите массу ядра изотопа $_{11}^{23}\text{Na}$ равной 21,994 а. е. м.)
Решение. Вариант 5 (с. 36)
1. Определите элемент, в ядре атома которого содержится 51 протон и 71 нейтрон.
Химический элемент однозначно определяется количеством протонов в ядре его атома. Это количество называется зарядовым числом или атомным номером ($Z$).
По условию, в ядре содержится 51 протон, следовательно, зарядовое число $Z = 51$.
Обратившись к периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева, находим, что элемент с атомным номером 51 — это сурьма (символ Sb).
Также можно определить массовое число $A$ данного изотопа, которое равно сумме числа протонов $Z$ и числа нейтронов $N$:
$A = Z + N = 51 + 71 = 122$
Таким образом, речь идет об изотопе сурьма-122 ($^{122}_{51}\text{Sb}$).
Ответ: Сурьма (Sb).
2. Рассчитайте минимальную работу, необходимую для того, чтобы оторвать один нейтрон от изотопа натрия $^{23}_{11}\text{Na}$. (Примите массу ядра изотопа $^{23}_{11}\text{Na}$ равной 21,994 а. е. м.)
Примечание: В условии задачи, по всей видимости, содержится опечатка. Масса ядра изотопа $^{23}_{11}\text{Na}$ составляет примерно 22,99 а.е.м. Указанное значение 21,994 а.е.м. соответствует массе ядра изотопа $^{22}_{11}\text{Na}$. Дальнейшее решение будет основано на этом предположении, так как оно приводит к физически осмысленному результату.
Дано
Масса ядра изотопа $^{22}_{11}\text{Na}$: $m_{я}(^{22}\text{Na}) = 21,994 \text{ а.е.м.} = 21,994 \cdot 1,66054 \cdot 10^{-27} \text{ кг} \approx 3,6522 \cdot 10^{-26} \text{ кг}$
Масса ядра изотопа $^{23}_{11}\text{Na}$ (справочное значение): $m_{я}(^{23}\text{Na}) = 22,989770 \text{ а.е.м.} = 22,989770 \cdot 1,66054 \cdot 10^{-27} \text{ кг} \approx 3,8175 \cdot 10^{-26} \text{ кг}$
Масса нейтрона (справочное значение): $m_n = 1,008665 \text{ а.е.м.} = 1,008665 \cdot 1,66054 \cdot 10^{-27} \text{ кг} \approx 0,1675 \cdot 10^{-26} \text{ кг}$
Скорость света в вакууме: $c \approx 3 \cdot 10^8 \text{ м/с}$
Найти:
Минимальную работу $A$.
Решение
Минимальная работа $A$, необходимая для отрыва нейтрона от ядра, равна энергии связи этого нейтрона. Она вычисляется через дефект массы $\Delta m$ согласно соотношению Эйнштейна:
$A = \Delta E = \Delta m c^2$
Процесс отрыва нейтрона можно записать в виде ядерной реакции:
$^{23}_{11}\text{Na} \rightarrow ^{22}_{11}\text{Na} + ^1_0\text{n}$
Дефект массы $\Delta m$ — это разница между суммой масс продуктов реакции (ядра $^{22}\text{Na}$ и нейтрона) и массой исходного ядра ($^{23}\text{Na}$):
$\Delta m = (m_{я}(^{22}\text{Na}) + m_n) - m_{я}(^{23}\text{Na})$
1. Вычислим дефект массы в атомных единицах массы (а.е.м.):
$\Delta m = (21,994 + 1,008665) - 22,989770 = 23,002665 - 22,989770 = 0,012895 \text{ а.е.м.}$
2. Переведем дефект массы в систему СИ (килограммы):
$\Delta m = 0,012895 \text{ а.е.м.} \cdot 1,66054 \cdot 10^{-27} \text{ кг/а.е.м.} \approx 2,1413 \cdot 10^{-29} \text{ кг}$
3. Рассчитаем минимальную работу $A$ в джоулях:
$A = \Delta m c^2 = 2,1413 \cdot 10^{-29} \text{ кг} \cdot (3 \cdot 10^8 \text{ м/с})^2$
$A = 2,1413 \cdot 10^{-29} \cdot 9 \cdot 10^{16} \text{ Дж} \approx 19,27 \cdot 10^{-13} \text{ Дж} = 1,927 \cdot 10^{-12} \text{ Дж}$
Часто в ядерной физике энергию выражают в мегаэлектронвольтах (МэВ), используя энергетический эквивалент $1 \text{ а.е.м.} \approx 931,5 \text{ МэВ}$.
$A = 0,012895 \text{ а.е.м.} \cdot 931,5 \text{ МэВ/а.е.м.} \approx 12,011 \text{ МэВ}$
Ответ: Минимальная работа, необходимая для отрыва одного нейтрона, составляет примерно $1,927 \cdot 10^{-12} \text{ Дж}$ (что эквивалентно $12,011 \text{ МэВ}$).
Другие задания:
Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.
Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz
ПрисоединитьсяМы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по физике за 11 класс, для упражнения Вариант 5 расположенного на странице 36 к самостоятельным и контрольным работам серии классический курс 2020 года издания для учащихся школ и гимназий.
Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по физике к упражнению Вариант 5 (с. 36), авторов: Ерюткин (Евгений Сергеевич), Ерюткина (Светлана Григорьевна), ФГОС (старый) базовый и углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.