Номер 1, страница 117 - гдз по физике 9 класс учебник Кабардин

1. Каков источник кинетической энергии осколков ядра урана при его делении под действием нейтрона?

Решение:

При делении ядра урана под действием нейтрона образуются два (иногда три) более легких ядра, называемых осколками деления. Эти осколки являются положительно заряженными, так как состоят из протонов и нейтронов, и сразу после деления находятся на очень малом расстоянии друг от друга.

Из-за того, что оба осколка имеют одноименный (положительный) заряд, между ними возникают мощные силы электростатического, или кулоновского, отталкивания. Эти силы совершают работу, расталкивая осколки в противоположные стороны и сообщая им огромную скорость. Таким образом, потенциальная энергия кулоновского взаимодействия двух близко расположенных положительных зарядов преобразуется в их кинетическую энергию.

Однако первоисточником этой энергии является не само кулоновское взаимодействие, а изменение внутренней энергии исходного ядра урана. Дело в том, что суммарная масса покоя продуктов деления (двух осколков и нескольких вылетевших нейтронов) оказывается меньше, чем масса покоя исходного ядра урана и нейтрона, вызвавшего деление. Эта разница масс $ \Delta m $ называется дефектом масс.

Согласно принципу эквивалентности массы и энергии, открытому А. Эйнштейном, эта "недостающая" масса не исчезает, а преобразуется в энергию $ \Delta E $ по формуле:

$ \Delta E = \Delta m \cdot c^2 $

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

Именно эта высвободившаяся ядерная энергия (которую также называют энергией связи) и составляет энергетический выход реакции деления. Большая её часть (около 85%) переходит в кинетическую энергию осколков. Оставшаяся энергия распределяется между кинетической энергией нейтронов, энергией гамма-квантов и энергией последующего радиоактивного распада осколков.

Ответ: Источником кинетической энергии осколков является часть внутренней ядерной энергии, которая высвобождается при делении ядра урана из-за дефекта масс (уменьшения суммарной массы покоя в результате реакции). Механизмом преобразования этой ядерной энергии в кинетическую является работа сил электростатического (кулоновского) отталкивания между положительно заряженными осколками.