Номер 11.153, страница 227 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Квантовая физика. Глава 11. Атомная и ядерная физика. Деление ядер урана. Ядерный реактор - номер 11.153, страница 227.

Условие.

11.153. Ядро урана $^{235}_{92}U$, захватив один нейтрон, разделилось на два осколка. При этом освободилось два нейтрона. Один из осколков оказался ядром ксенона $^{140}_{54}Xe$. Каким был второй осколок? Напишите уравнение реакции.

Решение.

Дано:

Реакция деления ядра урана-235 ($_{92}^{235}U$) при захвате одного нейтрона ($_{0}^{1}n$).

Продукты реакции:

Осколок 1: ядро ксенона-140 ($_{54}^{140}Xe$).

Вылетевшие частицы: 2 нейтрона ($2 \cdot _{0}^{1}n$).

Найти:

Второй осколок, $_Z^A X$ - ?

Уравнение реакции - ?

Решение:

Запишем уравнение ядерной реакции, обозначив неизвестный второй осколок как $_Z^A X$. Согласно условию, ядро урана-235, поглотив один нейтрон, делится на ядро ксенона-140, неизвестный осколок и два свободных нейтрона:

$_{92}^{235}U + _0^1n \rightarrow _{54}^{140}Xe + _Z^A X + 2 \cdot _0^1n$

Для определения неизвестного элемента необходимо применить законы сохранения массового числа и зарядового числа.

1. Закон сохранения массового числа (A).

Сумма массовых чисел (верхних индексов) частиц, вступающих в реакцию, равна сумме массовых чисел частиц, образующихся в результате реакции.

$235 + 1 = 140 + A + 2 \cdot 1$

$236 = 142 + A$

Отсюда находим массовое число A неизвестного осколка:

$A = 236 - 142 = 94$

2. Закон сохранения зарядового числа (Z).

Сумма зарядовых чисел (нижних индексов) частиц до реакции равна сумме зарядовых чисел частиц после реакции.

$92 + 0 = 54 + Z + 2 \cdot 0$

$92 = 54 + Z$

Отсюда находим зарядовое число Z неизвестного осколка:

$Z = 92 - 54 = 38$

Зная зарядовое число $Z = 38$, мы можем определить химический элемент по периодической таблице Д.И. Менделеева. Элемент с порядковым номером 38 – это стронций (Sr).

Таким образом, второй осколок – это изотоп стронция с массовым числом 94: $_{38}^{94}Sr$.

Теперь можно записать полное уравнение ядерной реакции.

$_{92}^{235}U + _0^1n \rightarrow _{54}^{140}Xe + _{38}^{94}Sr + 2 \cdot _0^1n$

Ответ:

Вторым осколком является ядро стронция-94 ($_{38}^{94}Sr$).

Уравнение реакции: $_{92}^{235}U + _0^1n \rightarrow _{54}^{140}Xe + _{38}^{94}Sr + 2 \cdot _0^1n$.