Номер 4, страница 180, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 11. Квантовые явления. Параграф 105. Энергия связи атомных ядер. Вопросы и задания - номер 4, страница 180.

Условие.

4. На чём основан расчёт энергии, выделяющейся в ядерных реакциях?

Решение.

Расчёт энергии, выделяющейся в ядерных реакциях, основан на фундаментальном законе взаимосвязи массы и энергии, открытом Альбертом Эйнштейном. Согласно этому закону, любому телу, обладающему массой $\text{m}$, соответствует полная энергия $\text{E}$, которая определяется знаменитой формулой:

$E = mc^2$

где $\text{c}$ — скорость света в вакууме.

В ходе ядерной реакции происходит преобразование одних атомных ядер в другие. При этом, согласно закону сохранения энергии, полная энергия системы сохраняется. Однако масса покоя частиц (то есть масса, которой частицы обладают в состоянии покоя) до и после реакции может изменяться.

Разница между суммой масс покоя всех частиц, вступивших в реакцию ($M_{до}$), и суммой масс покоя всех частиц, образовавшихся в результате реакции ($M_{после}$), называется дефектом масс ($Δm$):

$Δm = M_{до} - M_{после}$

Если суммарная масса частиц после реакции оказывается меньше, чем до реакции ($Δm > 0$), то эта "исчезнувшая" масса превращается в энергию, которая выделяется в виде кинетической энергии разлетающихся продуктов реакции и/или в виде энергии электромагнитного излучения (гамма-квантов). Эта выделившаяся энергия, называемая энергетическим выходом реакции ($ΔE$), и рассчитывается на основе дефекта масс:

$ΔE = Δm \cdot c^2$

Таким образом, для расчёта энергии, выделяющейся в ядерной реакции, необходимо знать точные массы всех исходных и конечных частиц, найти дефект масс и затем использовать формулу Эйнштейна для пересчёта этой массы в энергию.

Ответ: Расчёт энергии, выделяющейся в ядерных реакциях, основан на вычислении дефекта масс — разности между суммой масс частиц до реакции и после неё. Согласно формуле Эйнштейна о взаимосвязи массы и энергии ($E=mc^2$), этот дефект масс ($Δm$) преобразуется в энергию ($ΔE$), которая и выделяется в ходе реакции: $ΔE = Δm \cdot c^2$.