Номер 7, страница 33, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Квантовая физика. Глава VI. Атомное ядро и ядерная энергетика. Параграф 26. Ядерные реакции. Ядерная энергетика - номер 7, страница 33.

Условие.

7. В чём состоит отличие реакций синтеза от реакций деления?

Решение.

Реакции синтеза и реакции деления — это два основных типа ядерных реакций, в ходе которых выделяется огромное количество энергии. Несмотря на это, они представляют собой противоположные процессы и имеют фундаментальные различия.

Реакции деления
Реакция деления — это процесс, при котором ядро тяжёлого химического элемента (например, урана-235 или плутония-239) расщепляется на два (реже три) более лёгких ядра, называемых осколками деления. Этот процесс, как правило, инициируется захватом ядром медленного нейтрона. В результате деления, помимо осколков, высвобождаются несколько новых нейтронов и выделяется значительное количество энергии.
Пример реакции деления урана-235:
$ {}_{92}^{235}\text{U} + {}_0^1\text{n} \rightarrow {}_{56}^{141}\text{Ba} + {}_{36}^{92}\text{Kr} + 3{}_0^1\text{n} + \text{энергия} $
Высвободившиеся нейтроны могут инициировать деление соседних ядер, что приводит к возникновению самоподдерживающейся цепной реакции. Этот принцип используется в атомных электростанциях для производства энергии и в ядерном оружии. Существенным недостатком реакций деления является образование большого количества долгоживущих радиоактивных отходов.

Реакции синтеза
Реакция синтеза (или термоядерная реакция) — это процесс, в котором два или более лёгких атомных ядра сливаются, образуя одно более тяжёлое ядро. Чтобы преодолеть силы электростатического отталкивания между положительно заряженными ядрами, необходимы экстремальные условия: температура в десятки и сотни миллионов градусов и огромное давление. Такие условия существуют в ядрах звёзд, где реакции синтеза являются основным источником энергии.
Пример реакции синтеза изотопов водорода (дейтерия и трития):
$ {}_1^2\text{H} + {}_1^3\text{H} \rightarrow {}_2^4\text{He} + {}_0^1\text{n} + \text{энергия} $
При реакциях синтеза выделяется значительно больше энергии в расчёте на единицу массы топлива, чем при делении. Продукты синтеза, такие как гелий, в основном стабильны и не представляют радиоактивной опасности, что делает термоядерную энергетику потенциально более чистой и безопасной.

Таким образом, ключевые отличия можно свести к следующему:
1. Процесс: Деление — расщепление тяжёлого ядра. Синтез — слияние лёгких ядер.
2. Исходные вещества: Деление использует тяжёлые элементы (уран, плутоний). Синтез использует лёгкие элементы (изотопы водорода).
3. Продукты: Деление производит более лёгкие ядра и значительное количество радиоактивных отходов. Синтез производит более тяжёлые, как правило, стабильные ядра (гелий) и гораздо меньше радиоактивных отходов.
4. Условия: Для начала реакции деления достаточно захвата нейтрона ядром. Для синтеза требуются экстремально высокие температура и давление.

Ответ:
Основное отличие заключается в том, что реакция синтеза — это процесс слияния лёгких атомных ядер в более тяжёлые, в то время как реакция деления — это процесс расщепления тяжёлого атомного ядра на более лёгкие. Синтез требует экстремальных условий и объединяет ядра, а деление, наоборот, представляет собой распад ядер и может быть инициировано при обычных условиях.