Номер 74.6, страница 251 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 74. Ядерные реакции. Глава 10. Квантовые явления - номер 74.6, страница 251.

74.6 [н] При бомбардировке быстрыми нейтронами нуклид урана $^\text{235}_\text{92}\text{U}$ делится на две части — нуклид цезия $^\text{140}_\text{55}\text{Cs}$ и нуклид рубидия $^\text{94}_\text{37}\text{Rb}$. Напишите реакцию деления ядра. Испусканием каких элементарных частиц сопровождается эта ядерная реакция?

Дано:

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

Продукты деления (осколки): ядро цезия-140 ($_{55}^{140}Cs$) и ядро рубидия-94 ($_{37}^{94}Rb$).

Найти:

1. Уравнение реакции деления ядра.

2. Какие элементарные частицы испускаются в ходе реакции.

Решение:

Напишите реакцию деления ядра.

Ядерная реакция должна подчиняться законам сохранения зарядового числа (порядкового номера элемента) и массового числа (числа нуклонов в ядре). Запишем схему реакции, где слева находятся исходные частицы (ядро урана и бомбардирующий его нейтрон), а справа — продукты реакции (ядра цезия, рубидия и некоторое количество $x$ неизвестных частиц $_{Z}^{A}Y$).

$_{92}^{235}U + _{0}^{1}n \rightarrow _{55}^{140}Cs + _{37}^{94}Rb + x \cdot _{Z}^{A}Y$

Применим закон сохранения зарядового числа (сумма нижних индексов в левой и правой частях уравнения должна быть одинакова):

$92 + 0 = 55 + 37 + x \cdot Z$

$92 = 92 + x \cdot Z$

Отсюда следует, что суммарный заряд испускаемых частиц равен нулю: $x \cdot Z = 0$.

Теперь применим закон сохранения массового числа (сумма верхних индексов также должна быть одинакова):

$235 + 1 = 140 + 94 + x \cdot A$

$236 = 234 + x \cdot A$

Отсюда находим суммарное массовое число испускаемых частиц: $x \cdot A = 236 - 234 = 2$.

Таким образом, в результате реакции образуются частицы с зарядом $Z=0$ и массовым числом $A \neq 0$. Единственная такая известная элементарная частица — это нейтрон ($_{0}^{1}n$). Так как их суммарное массовое число равно 2, а массовое число одного нейтрона равно 1, то в реакции испускается $x=2$ нейтрона.

Полное уравнение реакции деления выглядит следующим образом:

$_{92}^{235}U + _{0}^{1}n \rightarrow _{55}^{140}Cs + _{37}^{94}Rb + 2 \cdot _{0}^{1}n$

Ответ: $_{92}^{235}U + _{0}^{1}n \rightarrow _{55}^{140}Cs + _{37}^{94}Rb + 2 \cdot _{0}^{1}n$.

Испусканием каких элементарных частиц сопровождается эта ядерная реакция?

Как было установлено при составлении уравнения реакции, для выполнения законов сохранения зарядового и массового чисел необходимо, чтобы помимо осколков деления (ядер цезия и рубидия) испускались две частицы с зарядом 0 и массовым числом 1. Этими частицами являются нейтроны.

Ответ: Эта ядерная реакция сопровождается испусканием нейтронов.