Номер 11.129, страница 224 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Квантовая физика. Глава 11. Атомная и ядерная физика. Энергия связи атомных ядер. Ядерные реакции. Энергетический выход ядерных реакций - номер 11.129, страница 224.

Условие.

11.129*. Первая ядерная реакция была осуществлена Резерфордом в 1919 г. При облучении азота $^{14}_{7}N$ $\alpha$-частицами некоторые ядра превращались в кислород, испуская при этом протон. Запишите уравнение реакции.

Решение.

Дано:

Исходное ядро: азот-14, $ ^{14}_{7}N $
Бомбардирующая частица: $\alpha$-частица (ядро гелия), $ ^{4}_{2}He $
Продукты реакции: ядро кислорода $ ^{A}_{Z}O $ и протон (ядро водорода) $ ^{1}_{1}p $

Найти:

Уравнение ядерной реакции.

Решение:

Запишем уравнение ядерной реакции в общем виде. Ядро азота $ ^{14}_{7}N $ взаимодействует с $\alpha$-частицей $ ^{4}_{2}He $. В результате реакции образуется неизвестный изотоп кислорода $ ^{A}_{Z}O $ и протон $ ^{1}_{1}p $.

$ ^{14}_{7}N + ^{4}_{2}He \rightarrow ^{A}_{Z}O + ^{1}_{1}p $

Для нахождения неизвестных массового числа $\text{A}$ и зарядового числа $\text{Z}$ воспользуемся законами сохранения массового числа и электрического заряда в ядерных реакциях.

1. Согласно закону сохранения заряда, сумма зарядовых чисел (нижних индексов) до реакции должна быть равна сумме зарядовых чисел после реакции:

$ 7 + 2 = Z + 1 $

$ 9 = Z + 1 $

$ Z = 9 - 1 = 8 $

Зарядовое число $ Z = 8 $ соответствует элементу кислороду (O), что подтверждает условие задачи.

2. Согласно закону сохранения массового числа, сумма массовых чисел (верхних индексов) до реакции должна быть равна сумме массовых чисел после реакции:

$ 14 + 4 = A + 1 $

$ 18 = A + 1 $

$ A = 18 - 1 = 17 $

Таким образом, в результате реакции образуется изотоп кислорода-17 ($ ^{17}_{8}O $).

Теперь можно записать полное уравнение ядерной реакции:

$ ^{14}_{7}N + ^{4}_{2}He \rightarrow ^{17}_{8}O + ^{1}_{1}p $

Ответ: $ ^{14}_{7}N + ^{4}_{2}He \rightarrow ^{17}_{8}O + ^{1}_{1}p $