Номер 3, страница 177, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 11. Квантовые явления. Параграф 104. Ядерные силы и ядерные реакции. Вопросы и задания - номер 3, страница 177.

Условие.

3. Какие законы сохранения выполняются при ядерных реакциях?

Решение.

При ядерных реакциях, которые представляют собой процессы превращения атомных ядер при их взаимодействии с элементарными частицами или друг с другом, выполняется несколько фундаментальных законов сохранения.

Закон сохранения электрического заряда

Суммарный электрический заряд частиц, вступающих в ядерную реакцию, равен суммарному электрическому заряду частиц, образующихся в результате реакции. Так как носителями положительного заряда в ядре являются протоны, этот закон означает, что сумма зарядовых чисел (количества протонов $\text{Z}$) до реакции равна сумме зарядовых чисел после реакции. Для общей реакции вида $_{Z_1}^{A_1}X + _{Z_2}^{A_2}a \rightarrow _{Z_3}^{A_3}Y + _{Z_4}^{A_4}b$ это записывается как: $Z_1 + Z_2 = Z_3 + Z_4$.

Закон сохранения массового числа (числа нуклонов)

Общее число нуклонов (протонов и нейтронов) в изолированной системе сохраняется. Это означает, что сумма массовых чисел (общего числа нуклонов $\text{A}$) ядер и частиц до реакции равна сумме массовых чисел ядер и частиц после реакции. Для той же реакции это выражается равенством: $A_1 + A_2 = A_3 + A_4$. Важно отметить, что масса покоя в ядерных реакциях не сохраняется, она может превращаться в энергию (и наоборот) в соответствии с уравнением Эйнштейна $E=mc^2$.

Закон сохранения энергии

Полная энергия замкнутой системы, включающая кинетическую энергию частиц и энергию покоя ($E_0 = mc^2$), остается неизменной. Энергетический выход ядерной реакции ($\text{Q}$) определяется разностью масс покоя начальных и конечных продуктов: $Q = (\Delta m)c^2 = ((m_{X} + m_{a}) - (m_{Y} + m_{b}))c^2$. Если $Q > 0$, реакция идет с выделением энергии (экзотермическая). Если $Q < 0$, для протекания реакции требуется внешняя энергия (эндотермическая).

Закон сохранения импульса

Суммарный вектор импульса всех частиц до реакции равен суммарному вектору импульса всех частиц после реакции. Этот закон определяет кинематику разлета продуктов реакции.

Закон сохранения момента импульса

Полный момент импульса системы (сумма орбитальных моментов и спинов частиц) до реакции равен полному моменту импульса системы после реакции.

Кроме перечисленных, в реакциях с участием элементарных частиц выполняются и другие законы сохранения, например, законы сохранения барионного и лептонного зарядов.

Ответ: При ядерных реакциях выполняются законы сохранения электрического заряда, массового числа (числа нуклонов), энергии (с учетом энергии покоя), импульса и момента импульса.