Naidin но енергия изчисление на ядрената реакция, списанието "Физика» № 6 за 2018

A. A. Naydin,
. Ноември фитнес зала № 44, област Новокузнецк, Кемеровска.

Всичко е наред толкова трудно, колкото е рядкост.
Спиноза

Изчисление на енергия в ядрени реакции са традиционно труден за ученици от средните училища, обаче, ще се проведе в рамките на процесите на атомното ядро ​​винаги предизвика живият им интерес. В учебниците по примери показват как да се определи енергията на свързване на ядрото и на изхода на енергия от ядрената реакция, но не обсъждат условията на ядрени реакции и други методи за изчисляване на енергията. Нека се опитаме да решите този дефект, обединение, решили проблема в класната стая, така че те формира система задача, която ще се развива студент. Припомнете си, че ядрената реакция - превръщане на атомните ядра чрез взаимодействие с частиците, включително фотони или един с друг.

. За ядрени реакции необходимо сближаване на частици до разстояния от порядъка на 10 -13 cm Какво точно се случва към ядрото зависи от енергията на частиците на инциденти и свързващата енергия на нуклоните: на частиците може да бъде уловена от атомното ядро ​​и предизвика ядрена реакция може да бъде разцепен в сърцевина фрагменти могат otletet когато ударен от еластична сърцевина. Ядрени реакции са обект на законите на опазване на електрически заряд енергия на импулса.

Ядрени реакции могат да се появят и с освобождаването и усвояването на енергия. И тази енергия е от порядъка на 10 6 пъти по-голяма, отколкото при химическа реакция! Proizvedom енергия изчисление по примера на ядрената реакция:

(Такива реакции се наричат ​​ядрен синтез реакции):

2.01410 Аму + 3.01605 атомни масови единици - (4,00260 + 1,00866) атомни масови единици = 0.01889 атомни масови единици = 0.013136 х 10 -27 кг.

Е = Δmc 2 = 0.28221 · 10 -11 J ≈ 17,6 MeV.

Реакцията на ядреното делене, за да се покаже един възможен пример за схемите за изотоп уран делене:

Тази реакция протича при експлозията на атомната бомба, както и във вътрешността на ядрен реактор. Изчисление на енергията, която произвеждаме, но за в бъдеще ние знаем, че средно един изотоп на реакция на уран разпад освободени около 200 MeV.

реакция на разлагане е удобно, илюстрирана с реакция Тази реакция е интересен с това, че се опитва да създаде ядро ​​от двойно α цикъл природа на "отнемане" в момента на Големия взрив, и е като сега - във вътрешността на звездите. Въпреки това, тази сърцевина е нестабилен и се разлага почти веднага в две α-частици. Поради тази вселена се състои основно от водород и хелий, и концентрацията на тежки компоненти в него е ниска.

Стенографско обозначение реакционни уравнения ядрени показват пример на реакцията, която се записва под формата на

"Installed Айнщайн връзка е основа за по-нататъшно много по-важни изводи. Радиоактивни отряд е от тази гледна точка една от възможностите на въпроса за огромни енергийни резерви на техническото използването на тези енергийни резерви, по принцип не е невъзможно, а по-скоро, Ръдърфорд очевидно е била подобна на количеството енергия, - обаче, микроскопичен мащаб, когато той азот може да се разшири от радиоактивни разделяне. Но ние не трябва да се отдадете на илюзията, че техническата производството на тази енергия е въпрос на близко бъдеще и че това ще бъде постигнато чрез обезценяването на въглища; От друга страна, никой не може да се спори срещу факта, че има се разкрива една от най-сериозните технически проблеми. "

Сега в процеса на решаване на проблемите на студентите може да се докаже, както и други методи за изчисляване на освобождаването на енергия в ядрената реакция.

"Добави още един нюанс на дъгата. "

Задача 1: Един от най-известните слети реакции е реакцията на синтез на деутерий и тритий: Какво енергия се освобождава в тази реакция? деутерий свързваща енергия на 2,228 MeV, 8,483 MeV тритий, хелий 28.294 MeV.

Решение. В тази реакция, разделяне на деутерий и тритий ядра в техните съставни частици, при което свързващата енергия се изразходват, при което се хелий ядро ​​с освобождаване на енергия. Добивът на енергия на реакцията: E = 28,294 MeV - (+ 2,228 MeV, 8483 MeV) = 17.583 MeV. Енергията на свързване на всички студенти ядро ​​вече може да разчита, така че те не са толкова трудно да се изчисли произведената енергия от всяка ядрена реакция по такъв начин.

Задача 2. Определяне енергия отговор, ако е известно, че свързващата енергия на нуклон в ядра са, съответно, 5.60 и 7,06 MeV.

Решение. Под действието на лития протон ядро ​​свива, че енергията се изразходват на съобщения, но има два хелиеви ядра, и освобождава енергия E = 2 (4 ∙ 7,06 MeV / ф) - 7 ∙ 5,60 MeV / U = 17.28 MeV ,

Задача 3 В ядрената реакция, протони инцидент на покой литиев ядро. Ако неутроните, произведени в реакцията, се заравят енергията на инциденти протони E = 1.92 MeV. Оценете колко енергия се абсорбира в реакцията. На каква минимална енергия на входящите протоните на реакцията може да отиде?

Решение. Това е първият пример на ядрената реакция, в която се абсорбира енергия (ен). В лабораторни референтна рамка, ние движи със скорост υ покой протон и литиев ядро ​​(фиг. А). След неутронни ядрени реакции е фиксиран и берилий ядро ​​придобива известна скорост V (фиг. В).

Според закона за запазване на инерцията, т.т. υ = MBE V. Познаването на масовото число на всяка частица, ние откриваме, V = (1/7) υ. В лабораторни рамката, където E = 6/7.

Сега, ние разберете дали минимален инцидент-протон енергия E ", тази реакция като цяло могат да отидат. Базовата система "център на масата на система ядрото на протон-литий", който се движи надясно с υ скорост ", тяхната скорост на топене (υ - υ ') - MLI υ' = 0, където υ '= 1/8 υ. Ако протона има най-ниската енергийна Е ", тогава в опорния кадър и всичко това се абсорбира в частиците не предизвиква реакция разпръсна предвид, че MLI = 7MP. получаване или където Е '= 48 / 49Е.

4. Ако задачата да насочи потока от протони върху лед парче тежка вода D2 О, тогава най-малко протон кинетична енергия E = 1.4 MeV ядрена реакция протича с образуването на ядра Каква е минималната енергия, необходима за информиране на деутерия ядра, така че, когато те са в контакт с парче лед обикновена вода имаше една и съща ядрената реакция?

Решение. Пишем закона за запазване на инерцията, и икономия на енергия за тази реакция V:

където Е - енергията, консумирана в реакцията.

Пишем закона за запазване на инерцията и икономията на енергия закон за случая, когато деутерий ядра попадат върху парче лед от обикновена вода:

Проблем 5. Реакционната инциденти а-частици имат кинетичната енергия на 7.68 MeV. дали такава реакция е възможно? Ако да, какъв е общият кинетичната енергия на продуктите на реакцията?

Решение. Намираме маса дефект: 4.00260 + 14.00307 - (16,99913 + 1,00782) = -0,0013 атомни масови единици

Тази реакция протича с усвояването на енергия! En = 1.2 MeV.

Пишем закона за запазване на инерцията и на закона за запазване на енергията за тази реакция:

Енергията на падащата частица е достатъчно, за да се гарантира, че тази реакция се извършва! Общият кинетичната енергия на разлагащи се продукти на E - E = 6.14 MeV.