Номер 3, страница 238 - гдз по физике 9 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 5. Элементы квантовой физики. Параграф 59. Дефект массы. Энергетический выход ядерных реакций - номер 3, страница 238.

Условие.

3. Что называют энергетическим выходом ядерной реакции?

Решение.

Что называют энергетическим выходом ядерной реакции?

Энергетическим выходом ядерной реакции называют разность между суммарной энергией покоя частиц до реакции и суммарной энергией покоя частиц после реакции. Эта величина, обычно обозначаемая буквой $\text{Q}$, показывает, сколько энергии выделяется или поглощается в процессе ядерного превращения.

Расчет энергетического выхода основан на законе взаимосвязи массы и энергии, открытом А. Эйнштейном: $E = mc^2$. В ходе ядерной реакции полная масса покоя системы изменяется. Это изменение массы, называемое дефектом масс реакции $ \Delta m $, и определяет энергетический выход:

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

Для условной реакции вида $ A + a \rightarrow B + b $, где $ m_A, m_a $ — массы исходных частиц, а $ m_B, m_b $ — массы продуктов реакции, дефект масс равен $ \Delta m = (m_A + m_a) - (m_B + m_b) $. Соответственно, энергетический выход вычисляется по формуле:

$ Q = [(m_A + m_a) - (m_B + m_b)] \cdot c^2 $

В зависимости от знака $ Q $ различают два типа реакций:
1. Экзоэнергетические реакции: протекают с выделением энергии. В этом случае масса продуктов меньше массы исходных частиц ($ \Delta m > 0 $), и энергетический выход положителен ($ Q > 0 $). Выделившаяся энергия переходит в кинетическую энергию продуктов реакции.
2. Эндоэнергетические реакции: протекают с поглощением энергии. В этом случае масса продуктов больше массы исходных частиц ($ \Delta m < 0 $), и энергетический выход отрицателен ($ Q < 0 $). Для протекания такой реакции необходима дополнительная энергия извне (например, в виде кинетической энергии сталкивающихся частиц).

Энергетический выход также можно определить через энергии связи ядер: он равен разности между суммарной энергией связи ядер-продуктов и суммарной энергией связи исходных ядер.

Ответ: Энергетическим выходом ядерной реакции называют разность энергий покоя частиц до и после реакции. Эта величина определяет количество энергии, выделившейся ($ Q > 0 $) или поглотившейся ($ Q < 0 $) в ходе реакции, и рассчитывается по формуле $ Q = \Delta m \cdot c^2 $, где $ \Delta m $ — изменение массы покоя системы (дефект масс).