Номер 6, страница 64 - 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
Атомная и ядерная физика. Задачи для повторения - номер 6, страница 64.
№6 (с. 64)
Условие. №6 (с. 64)
скриншот условия

6. Оцените плотность ядерного вещества и концентрацию нуклонов в ядре.
Решение. №6 (с. 64)
Дано:
Масса нуклона (протона или нейтрона), $m_n \approx 1,67 \cdot 10^{-27}$ кг
Эмпирический коэффициент в формуле для радиуса ядра, $R_0 \approx 1,2 \cdot 10^{-15}$ м
Найти:
Плотность ядерного вещества, $ρ$ - ?
Концентрация нуклонов в ядре, $n$ - ?
Решение:
Оценка плотности ядерного вещества
Плотность $ρ$ определяется как отношение массы $m$ к объему $V$: $ρ = \frac{m}{V}$.
Массу ядра можно оценить как произведение массового числа $A$ (общего числа нуклонов) на массу одного нуклона $m_n$: $m \approx A \cdot m_n$.
Ядро можно считать сферическим, поэтому его объем $V$ равен $V = \frac{4}{3}\pi R^3$, где $R$ – радиус ядра.
Радиус ядра связан с массовым числом $A$ эмпирической формулой: $R = R_0 \cdot A^{1/3}$, где $R_0$ – константа.
Подставим выражения для массы и объема в формулу плотности:
$ρ = \frac{A \cdot m_n}{\frac{4}{3}\pi R^3} = \frac{A \cdot m_n}{\frac{4}{3}\pi (R_0 A^{1/3})^3} = \frac{A \cdot m_n}{\frac{4}{3}\pi R_0^3 A}$
Как видно из формулы, массовое число $A$ сокращается. Это означает, что плотность ядерного вещества примерно одинакова для всех атомных ядер.
$ρ = \frac{m_n}{\frac{4}{3}\pi R_0^3}$
Подставим числовые значения:
$ρ = \frac{1,67 \cdot 10^{-27} \text{ кг}}{\frac{4}{3}\pi (1,2 \cdot 10^{-15} \text{ м})^3} \approx \frac{1,67 \cdot 10^{-27}}{7,24 \cdot 10^{-45}} \approx 2,3 \cdot 10^{17} \text{ кг/м}^3$
Эта плотность колоссальна. Для сравнения, плотность воды – $10^3 \text{ кг/м}^3$, а плотность самого тяжелого элемента осмия – $2,26 \cdot 10^4 \text{ кг/м}^3$. Вещество с ядерной плотностью встречается, например, в нейтронных звездах.
Ответ: Плотность ядерного вещества составляет порядка $2,3 \cdot 10^{17} \text{ кг/м}^3$.
Оценка концентрации нуклонов в ядре
Концентрация нуклонов $n$ – это число нуклонов $N$ в единице объема $V$: $n = \frac{N}{V}$.
Число нуклонов в ядре равно массовому числу $A$, то есть $N=A$. Объем ядра $V = \frac{4}{3}\pi R_0^3 A$.
Тогда концентрация равна:
$n = \frac{A}{\frac{4}{3}\pi R_0^3 A} = \frac{1}{\frac{4}{3}\pi R_0^3}$
Видно, что концентрация нуклонов, как и плотность, не зависит от размера ядра.
Подставим числовое значение для $R_0$:
$n = \frac{1}{\frac{4}{3}\pi (1,2 \cdot 10^{-15} \text{ м})^3} \approx \frac{1}{7,24 \cdot 10^{-45}} \approx 1,38 \cdot 10^{44} \text{ м}^{-3}$
Также концентрацию можно было найти, разделив плотность ядерного вещества на массу одного нуклона:
$n = \frac{ρ}{m_n} = \frac{2,3 \cdot 10^{17} \text{ кг/м}^3}{1,67 \cdot 10^{-27} \text{ кг}} \approx 1,38 \cdot 10^{44} \text{ м}^{-3}$
Ответ: Концентрация нуклонов в ядре составляет порядка $1,38 \cdot 10^{44} \text{ м}^{-3}$.
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 номер 6 расположенного на странице 64 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 №6 (с. 64), авторов: Ерюткин (Евгений Сергеевич), Ерюткина (Светлана Григорьевна), ФГОС (старый) базовый и углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.