Номер 4, страница 300 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Глава 4. Строение атома и атомного ядра. Использование энергии атомных ядер. Параграф 62. Энергия связи. Дефект массы. Ответь на вопросы - номер 4, страница 300.

Условие.

4. В каком случае говорят, что ядерная реакция идёт с выделением (поглощением) энергии?

Решение.

Решение 2.

Энергетический баланс ядерной реакции, то есть выделяется или поглощается энергия в её ходе, определяется законом сохранения массы-энергии. Существуют два взаимосвязанных критерия для определения типа реакции.

1. Критерий по массе покоя. Согласно соотношению Эйнштейна, энергия и масса эквивалентны: $E = mc^2$. Энергетический выход реакции $Q$ определяется разностью суммарных масс покоя частиц до реакции ($m_{исх}$) и после реакции ($m_{прод}$):

$Q = (m_{исх} - m_{прод})c^2 = \Delta m c^2$

2. Критерий по энергии связи. Энергия связи ядра — это энергия, которая выделяется при образовании ядра из отдельных нуклонов. Она характеризует прочность ядра. Энергетический выход реакции $Q$ равен разности суммарных энергий связи всех ядер-продуктов ($E_{св.прод}$) и всех исходных ядер ($E_{св.исх}$):

$Q = E_{св.прод} - E_{св.исх}$

В случае выделения энергии

Говорят, что ядерная реакция идёт с выделением энергии (такая реакция называется экзоэнергетической), если суммарная масса покоя исходных частиц больше суммарной массы покоя конечных частиц ($m_{исх} > m_{прод}$). В этом случае дефект масс реакции $\Delta m = m_{исх} - m_{прод}$ положителен, и энергия $Q > 0$ выделяется, уносимая продуктами реакции в виде кинетической энергии или гамма-квантов. С точки зрения энергии связи, это означает, что суммарная энергия связи продуктов реакции больше, чем у исходных ядер ($E_{св.прод} > E_{св.исх}$). Система переходит в более устойчивое состояние с более прочно связанными ядрами.

Ответ: Ядерная реакция идёт с выделением энергии, если суммарная масса покоя частиц до реакции больше суммарной массы покоя частиц после реакции, или, что эквивалентно, если суммарная энергия связи образовавшихся ядер больше суммарной энергии связи исходных ядер.

В случае поглощения энергии

Говорят, что ядерная реакция идёт с поглощением энергии (такая реакция называется эндоэнергетической), если суммарная масса покоя исходных частиц меньше суммарной массы покоя конечных частиц ($m_{исх} < m_{прод}$). В этом случае дефект масс реакции $\Delta m = m_{исх} - m_{прод}$ отрицателен, и для протекания реакции необходимо затратить энергию $Q < 0$. Эта энергия (обычно в виде кинетической энергии сталкивающихся частиц) поглощается и "превращается" в дополнительную массу покоя продуктов. С точки зрения энергии связи, это означает, что суммарная энергия связи продуктов меньше, чем у исходных ядер ($E_{св.прод} < E_{св.исх}$). Система переходит в менее устойчивое состояние с менее прочно связанными ядрами.

Ответ: Ядерная реакция идёт с поглощением энергии, если суммарная масса покоя частиц до реакции меньше суммарной массы покоя частиц после реакции, или, что эквивалентно, если суммарная энергия связи образовавшихся ядер меньше суммарной энергии связи исходных ядер.