Номер 3, страница 185, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 11. Квантовые явления. Параграф 107. Атомная энергетика. Повторим изученное - номер 3, страница 185.

Условие.

• Что такое ядерные реакции?

Решение.

Что такое ядерные реакции?

Ядерные реакции — это процессы превращения атомных ядер, вызванные их взаимодействием с элементарными частицами (нейтронами, протонами, электронами и т.д.) или друг с другом. В результате ядерных реакций изменяется состав (количество протонов и нейтронов) и/или внутренняя структура исходных ядер, что приводит к образованию новых дочерних ядер и/или элементарных частиц. Это их принципиальное отличие от химических реакций, в ходе которых ядра атомов остаются неизменными, а происходят лишь перестройки электронных оболочек.

В общем виде ядерную реакцию можно записать следующим образом:
$A + a \rightarrow B + b$
где $\text{A}$ — исходное ядро (ядро-мишень), $\text{a}$ — налетающая частица, $\text{B}$ — конечное (дочернее) ядро, а $\text{b}$ — испускаемая частица или квант излучения. Во всех ядерных реакциях выполняются фундаментальные законы сохранения: закон сохранения электрического заряда (сумма зарядовых чисел до и после реакции одинакова), закон сохранения барионного числа (сумма массовых чисел, то есть общего числа протонов и нейтронов, сохраняется), а также законы сохранения энергии и импульса. При расчете баланса энергии необходимо учитывать энергию покоя частиц, определяемую знаменитой формулой Эйнштейна $E=mc^2$.

Энергетический выход ядерной реакции ($\text{Q}$) — это разница между суммарной кинетической энергией продуктов реакции и исходных частиц. Он также равен разности масс покоя частиц до и после реакции, умноженной на квадрат скорости света:
$Q = (m_A + m_a - m_B - m_b)c^2$
Если $Q > 0$, реакция называется экзоэнергетической (протекает с выделением энергии). Если $Q < 0$, реакция называется эндоэнергетической (протекает с поглощением энергии, и для ее осуществления налетающая частица должна обладать достаточной кинетической энергией).

К наиболее известным типам ядерных реакций относятся:

Реакции деления — процесс расщепления тяжелого атомного ядра на два (реже три) более легких ядра, называемых осколками деления. Этот процесс сопровождается высвобождением большого количества энергии и испусканием нескольких нейтронов. Пример — деление ядра урана-235 при поглощении медленного нейтрона: $_{92}^{235}U + _{0}^{1}n \rightarrow _{56}^{141}Ba + _{36}^{92}Kr + 3_{0}^{1}n + Q$.

Реакции синтеза (термоядерные реакции) — процесс слияния двух легких атомных ядер в одно более тяжелое. Для преодоления кулоновского отталкивания положительно заряженных ядер требуются сверхвысокие температуры и давления. Реакции синтеза являются источником энергии Солнца и других звезд. Пример — слияние изотопов водорода, дейтерия и трития: $_{1}^{2}D + _{1}^{3}T \rightarrow _{2}^{4}He + _{0}^{1}n + Q$.

Радиоактивный распад — спонтанное превращение нестабильных ядер в другие ядра, сопровождающееся испусканием различных частиц (альфа-частиц, бета-частиц, гамма-квантов). Хотя это спонтанный процесс, его также относят к разновидности ядерных реакций.

Ответ: Ядерные реакции — это процессы изменения состава и структуры атомных ядер в результате их взаимодействия с элементарными частицами или друг с другом, сопровождающиеся преобразованием энергии и подчиняющиеся законам сохранения заряда, числа нуклонов, энергии и импульса.