Номер 5, страница 238 - гдз по физике 9 класс учебник Пурышева, Важеевская

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

Условие.

5. В каком случае происходит выделение, а в каком — поглощение энергии при ядерной реакции?

Решение.

Энергетический выход ядерной реакции определяется законом сохранения энергии, который в ядерной физике учитывает взаимосвязь массы и энергии, выраженную знаменитой формулой Эйнштейна $E=mc^2$. Энергия, которая выделяется или поглощается в ходе реакции ($\text{Q}$), равна изменению полной энергии покоя системы:

$Q = (M_{нач} - M_{кон}) \cdot c^2 = \Delta M \cdot c^2$,

где $M_{нач}$ — это суммарная масса покоя всех частиц и ядер до реакции, $M_{кон}$ — суммарная масса покоя всех частиц и ядер после реакции, а $\text{c}$ — скорость света в вакууме. Знак энергетического выхода $\text{Q}$ и определяет, выделяется или поглощается энергия.

Выделение энергии

Энергия выделяется, если энергетический выход реакции положителен, то есть $Q > 0$. Это происходит в том случае, когда суммарная масса покоя исходных частиц ($M_{нач}$) больше суммарной массы покоя продуктов реакции ($M_{кон}$). Другими словами, $M_{нач} > M_{кон}$. В этом случае "избыток" массы $\Delta M = M_{нач} - M_{кон}$ превращается в энергию, которая выделяется в виде кинетической энергии образующихся частиц и/или электромагнитного излучения (гамма-квантов). Такие реакции называют экзоэнергетическими (или экзотермическими). В результате таких реакций образуются более прочные, стабильные ядра, так как их суммарная энергия связи больше, чем у исходных ядер.

Ответ: Выделение энергии происходит в случае, если суммарная масса покоя частиц, вступающих в реакцию, больше суммарной массы покоя частиц, образующихся в результате реакции.

Поглощение энергии

Энергия поглощается, если энергетический выход реакции отрицателен, то есть $Q < 0$. Это происходит тогда, когда суммарная масса покоя продуктов реакции ($M_{кон}$) оказывается больше суммарной массы покоя исходных частиц ($M_{нач}$). То есть, $M_{нач} < M_{кон}$. Для того чтобы такая реакция произошла, недостающая масса ($\Delta M < 0$) должна быть скомпенсирована за счет подвода энергии извне. Обычно эта энергия сообщается системе в виде кинетической энергии сталкивающихся частиц. Таким образом, часть начальной кинетической энергии идет на увеличение массы покоя системы. Такие реакции называют эндоэнергетическими (или эндотермическими).

Ответ: Поглощение энергии происходит в случае, если суммарная масса покоя частиц, вступающих в реакцию, меньше суммарной массы покоя частиц, образующихся в результате реакции.