Номер 1, страница 265 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Рассмотрите запись ядерной реакции взаимодействия ядер азота и гелия, в результате чего образуются ядра кислорода и водорода. Сравните суммарный заряд взаимодействующих ядер с суммарным зарядом ядер, образованных в результате этого взаимодействия. Сделайте вывод о том, выполняется ли закон сохранения электрического заряда в данной реакции.

Решение

Чтобы ответить на поставленные вопросы, сначала запишем уравнение ядерной реакции взаимодействия азота и гелия. Наиболее распространенный изотоп азота — азот-14, а ядро гелия — это альфа-частица. В результате их взаимодействия, как указано в условии, образуются ядра кислорода и водорода (протон).

Уравнение реакции выглядит следующим образом: $$ ^{14}_{7}N + ^{4}_{2}He \rightarrow ^{17}_{8}O + ^{1}_{1}H $$

В этом уравнении верхние индексы (массовые числа) и нижние индексы (зарядовые числа) сбалансированы с обеих сторон, что соответствует законам сохранения массового числа и электрического заряда.

Сравните суммарный заряд взаимодействующих ядер с суммарным зарядом ядер, образованных в результате этого взаимодействия.

Заряд атомного ядра определяется его зарядовым числом $Z$ (нижний индекс в обозначении элемента), которое равно количеству протонов в ядре. Заряд одного протона равен элементарному заряду $e$.

1. Найдем суммарный заряд взаимодействующих ядер (до реакции):

Зарядовое число ядра азота ($^{14}_{7}N$) равно $Z_N = 7$.

Зарядовое число ядра гелия ($^{4}_{2}He$) равно $Z_{He} = 2$.

Суммарное зарядовое число до реакции: $Z_{до} = Z_N + Z_{He} = 7 + 2 = 9$.

Следовательно, суммарный заряд равен $9e$.

2. Найдем суммарный заряд ядер, образованных в результате реакции (после реакции):

Зарядовое число ядра кислорода ($^{17}_{8}O$) равно $Z_O = 8$.

Зарядовое число ядра водорода ($^{1}_{1}H$) равно $Z_H = 1$.

Суммарное зарядовое число после реакции: $Z_{после} = Z_O + Z_H = 8 + 1 = 9$.

Следовательно, суммарный заряд равен $9e$.

Сравнивая эти значения, мы видим, что суммарный заряд до реакции ($9e$) равен суммарному заряду после реакции ($9e$).

Ответ: Суммарный заряд взаимодействующих ядер равен суммарному заряду ядер, образованных в результате этого взаимодействия. Оба значения равны 9 единицам элементарного заряда ($9e$).

Сделайте вывод о том, выполняется ли закон сохранения электрического заряда в данной реакции.

Закон сохранения электрического заряда утверждает, что алгебраическая сумма электрических зарядов в любой замкнутой системе постоянна. Поскольку в рассматриваемой ядерной реакции суммарный заряд до взаимодействия ($Q_{до} = 9e$) в точности равен суммарному заряду после взаимодействия ($Q_{после} = 9e$), можно сделать вывод, что электрический заряд сохранился.

Ответ: Да, закон сохранения электрического заряда в данной реакции выполняется, так как суммарный заряд системы не изменился в результате реакции.