Номер 3, страница 331 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

3. Что называют энергетическим выходом ядерной реакции?

3. Что называют энергетическим выходом ядерной реакции?

Энергетическим выходом ядерной реакции (обозначается буквой $Q$) называют разность между суммарной кинетической энергией частиц, образовавшихся в результате реакции, и суммарной кинетической энергией частиц, вступивших в реакцию. Эта величина характеризует изменение энергии в ходе ядерного превращения.

Согласно закону сохранения энергии, изменение кинетической энергии частиц в реакции происходит за счет изменения их внутренней энергии, а именно энергии покоя. Энергия покоя связана с массой частиц знаменитым соотношением Эйнштейна $E_0 = mc^2$, где $m$ — масса покоя, а $c$ — скорость света в вакууме. Таким образом, энергетический выход определяется разностью суммарных масс покоя частиц до и после реакции. Эта разность масс называется дефектом масс реакции ($\Delta m$).

Для ядерной реакции, которую в общем виде можно записать как $A + a \rightarrow B + b$, где $A$ и $a$ — исходные ядро и частица, а $B$ и $b$ — конечные продукты реакции, энергетический выход вычисляется по формуле: $Q = \Delta m \cdot c^2 = [(m_A + m_a) - (m_B + m_b)] \cdot c^2$ где $m_A, m_a, m_B, m_b$ — массы покоя соответствующих частиц.

В зависимости от знака величины $Q$ различают два типа реакций:

1. Экзоэнергетические реакции. Это реакции, которые протекают с выделением энергии. Для них энергетический выход $Q > 0$. Это означает, что суммарная масса покоя исходных частиц больше суммарной массы покоя продуктов реакции ($\Delta m > 0$). Выделившаяся энергия уносится продуктами реакции в виде их кинетической энергии.

2. Эндоэнергетические реакции. Это реакции, которые протекают с поглощением энергии. Для них энергетический выход $Q < 0$. Это означает, что суммарная масса покоя продуктов реакции превышает суммарную массу покоя исходных частиц ($\Delta m < 0$). Для осуществления такой реакции необходимо, чтобы вступающие в нее частицы обладали достаточной кинетической энергией, которая и пойдет на компенсацию дефекта масс.

Ответ: Энергетическим выходом ядерной реакции называют величину, равную изменению энергии покоя системы в результате реакции. Она показывает, какое количество энергии выделяется ($Q > 0$, экзоэнергетическая реакция) или поглощается ($Q < 0$, эндоэнергетическая реакция) в процессе ядерного превращения.