Какое уравнение противоречит закону сохранения массового числа ядерных реакциях (6 видео)

Какое уравнение противоречит закону сохранения заряда в ядерных реакциях?

Содержание

Ваш ответ
решение вопроса
Похожие вопросы
Ядерные реакции
теория по физике 🧲 квантовая физика
Энергетический выход ядерных реакций
Ядерные реакции на нейтронах
Деление ядер урана
Цепные ядерные реакции
Ядерный реактор
Термоядерные реакции
Подготовка к ЕГЭ по физике Разбор задач
💥 Видео

Видео:9 класс. Решение задач "Ядерные реакции"Скачать

Ваш ответ

Видео:Химия 8 класс (Урок№7 - Закон сохранения массы веществ. Химические уравнения.)Скачать

решение вопроса

Видео:Закон сохранения массы веществ. 8 класс.Скачать

Ядерные реакции

теория по физике 🧲 квантовая физика

Ядерная реакция — процесс взаимодействия атомного

Ядро — центральный органоид эукариотической клетки, содержащий хромосомы.

Осуществление ядерной реакции возможно только при сближении ядер атомов вещества вплотную и их попадании в радиус действия ядерных сил. Но ядра любых химических элементов имеют положительный заряд. Поэтому при сближении они отталкиваются за счет действия кулоновских сил.

Ядро — центральный органоид эукариотической клетки, содержащий хромосомы.

Первая ядерная реакция была осуществлена Э. Резерфордом в 1919 году в опытах по обнаружению протонов в продуктах распада ядер. Ученый бомбардировал атомы азота α-частицами. При соударении частиц происходила ядерная реакция, протекавшая по следующей схеме:

14 . 7 N + 4 2 H e → 17 . 8 O + 1 1 H

Первая реакция с использованием ускорителей была проведена в 1932 году. Во время нее удалось расщепить атом лития на две α-частицы :

7 3 L i + 1 1 H → 4 2 H e + 4 2 H e

На фотографии треков в камере Вильсона (см. рисунок выше) видно, что ядра гелия разлетаются в разные стороны вдоль одной прямой. Это соответствует закону сохранения импульса (импульс протона много меньше импульса возникающих α-частиц; на фотографии треки протонов не видны).

Внимание! Количество нуклонов до и после реакции есть число постоянное.

Пример №1. При бомбардировке ядер бора 1 1 . 5 B протонами получается бериллий 8 4 B e . Какое еще ядро образуется при этой реакции?

Составим схему реакции:

11 . 5 B + 1 1 p = 8 4 B e + A . Z X

Количество нуклонов до и после реакции постоянно. Поэтому зарядовое число нового элемента будет равно разнице суммы зарядов бора и протона и заряда бериллия:

Z = ( 5 + 1 ) − 4 = 2

Массовое число нового элемента будет равно разнице суммы массовых чисел бора и протона и массового числа бериллия:

A = ( 11 + 1 ) − 8 = 4

Вещество с зарядовым числом 2 и массовым числом 4 — гелий. Следовательно, схема получает

Вид — группа особей, сходных по морфолого-анатомическим, физиолого-экологическим, биохимическим и генетическим признакам, занимающих естественный ареал, способных свободно скрещиваться между собой и давать плодовитое потомство.

11 . 5 B + 1 1 p = 8 4 B e + 4 2 H e

Видео:Закон сохранения массы. Расстановка коэффициентов. Урок 14. Химия 7 класс.Скачать

Энергетический выход ядерных реакций

В ядерной реакции по распаду лития при столкновении с быстрым протоном кинетическая энергия двух образующихся ядер гелия оказалась больше кинетической энергии протона, который вступил в реакцию. И разница между ними составила 7,3 МэВ. Это говорит о том, что превращение ядер сопровождается изменением их внутренней энергии, т. е. изменение энергии связи. В рассмотренной реакции удельная энергия связи в ядрах гелия больше удельной энергии связи в ядре лития. Поэтому часть внутренней энергии ядра лития превращается в кинетическую энергию разлетающихся α-частиц.

Изменение энергии связи ядер означает, что суммарная энергия покоя участвующих в реакциях ядер и частиц не остается постоянной. Ведь энергия покоя ядра выражается через энергию связи. В соответствии с законом сохранения энергии изменение кинетической энергии в процессе ядерной реакции равно изменению энергии покоя участвующих в реакции ядер и частиц.

Энергетический выход ядерной реакции — разность энергий покоя ядер и частиц до реакции и после реакции.

где M_A и M_B – массы исходных продуктов, M_C и M_D – массы конечных продуктов реакции.

Энергетический выход ядерной реакции равен изменению кинетической энергии частиц, участвующих в реакции. Причем:

Если суммарная кинетическая энергия ядер и частиц после реакции больше, чем до реакции, то энергия выделяется.
Если суммарная кинетическая энергия ядер и частиц после реакции меньше, чем до реакции, то энергия поглощается.

Выделяющаяся при ядерных реакциях энергия может быть колоссальной. Но использовать ее при столкновениях ускоренных частиц (или ядер) с неподвижными ядрами мишени практически нельзя. Это связано с тем, что основная часть ускоренных частиц пролетает мимо ядер мишени, не приводя к возникновению реакции.

Пример №2. В результате деления ядра урана 235 . 92 U , захватившего нейтрон, образуются ядра бария 142 . 56 B a и криптона 91 36 K r , а также три свободных нейтрона. Удельная энергия связи ядер бария 8,38 МэВ/нуклон, криптона – 8,55 МэВ/нуклон и урана – 7,59 МэВ/нуклон. Чему равна энергия, выделенная из одного ядра урана?

Составим схему реакции:

235 . 92 U + 1 0 n → 14 2 . 56 B a + 9 1 36 K r + 3 1 0 n

Из условия задачи известно, сколько энергии имеет каждый нуклон. Нуклон — это 1 протон или нейтрон. Каждый элемент до и после реакции имеет определенные массовые числа:

Следовательно, чтобы найти выделившуюся энергию, нужно умножить количество нуклонов на их энергии, а затем найти разность энергий до и после реакции:

Q = E с в U A U − E с в B a A B a − E с в K r A K r

Q = 7 , 59 · 235 − 8 , 38 · 142 − 8 , 55 · 91 = − 184 , 36 ( М э В )

Отрицательное число получилось в связи с тем, что суммарная энергия связи ядер образовавшихся элементов больше энергии связи ядра атома урана. Это говорит о том, что энергия при проведении этой реакции будет выделяться в количестве 184,36 МэВ.

Видео:Ядерные реакции | Физика ОГЭ 2022 | УмскулСкачать

Ядерные реакции на нейтронах

Нейтроны не имеют заряда. Поэтому они беспрепятственно проникают в атомные ядра и вызывают их изменения. Например, столкновение нейтрона с ядром атома алюминия может вызвать следующую реакцию:

2 7 1 3 A l + 1 0 n → 2 4 11 N a + 4 2 H e

Итальянский физик Энрико Ферми, изучавший ядерные реакции на нейтронах, обнаружил, что ядерные превращения вызываются, как быстрыми, так и медленными нейтронами. Причем применение медленных нейтронов часто дает лучшие результаты. Поэтому быстрые нейтроны стали замедлять в воде. После соударения с ядрами водорода, которые по массе примерно равны массе нейтрона, эти нейтроны замедлялись. Их скорость становилась равной скорости теплового движения молекул воды.

Видео:Закон сохранения массы вещества при химических реакцияхСкачать

Деление ядер урана

В отличие от радиоактивного распада ядер, сопровождающегося испусканием α- или β-частиц, реакции деления —процесс, при котором нестабильное ядро делится на два крупных фрагмента сравнимых масс. В 1939 году немецкие ученые Ган и Штрассман открыли деление ядер урана. Они обнаружили, что при бомбардировке урана нейтронами возникают элементы средней части периодической системы – радиоактивные изотопы бария (Z = 56), криптона (Z = 36) и пр.

Уран встречается в природе в виде двух изотопов: 238 . 92 U (99,3 %) и 235 . 92 U (0,7 %). При бомбардировке нейтронами ядра обоих изотопов расщепляются на 2 части. Причем реакция деления 235 . 92 U лучше идет на медленных нейтронах, в то время как ядра 238 . 92 U вступают в реакцию деления только с быстрыми нейтронами, энергия которых составляет около 1 МэВ.

Наибольший интерес для ученых представила реакция деления ядра 235 . 92 U . Сегодня известны около 100 различных изотопов с массовыми числами примерно от 90 до 145, которые образуются при делении этого ядра. Две наиболее распространенные реакции деления этого ядра имеют вид:

235 . 92 U + 1 0 n → 14 4 . 56 B a + 89 3 6 K r + 3 1 0 n

235 . 92 U + 1 0 n → 144 . 5 4 X e + 9 4 38 S r + 2 1 0 n

Ядро — центральный органоид эукариотической клетки, содержащий хромосомы.

Кинетическая энергия, выделяющаяся при делении одного ядра урана, огромна – порядка 200 МэВ. Оценку выделяющейся при делении ядра энергии можно сделать с помощью понятия удельной энергии связи нуклонов в ядре. Удельная энергия связи нуклонов в ядрах с массовым числом A ≈ 240 порядка 7,6 МэВ/нуклон, в то время как в ядрах с массовыми числами A = 90–145 удельная энергия примерно равна 8,5 МэВ/нуклон. Следовательно, при делении ядра урана освобождается энергия порядка 0,9 МэВ/нуклон или приблизительно 210 МэВ на один атом урана. При полном делении всех ядер, содержащихся в 1 г урана, выделяется такая же энергия, как и при сгорании 3 т угля или 2,5 т нефти.

Видео:Урок 471. Ядерные реакции. Энергетический выход ядерной реакцииСкачать

Цепные ядерные реакции

При делении ядра урана-235, вызванного столкновением с нейтроном, освобождается 2 или 3 нейтрона. При соблюдении некоторых условий эти нейтроны могут попасть в другие ядра урана и вызвать их деление. На этом этапе появятся уже от 4 до 9 нейтронов, способных вызвать новые распады ядер урана и т. д. Такой лавинообразный процесс называется цепной реакцией.

Цепная реакция — ядерная реакция, при которой вызывающие ее частицы (нейтроны), образуются как продукт этой реакции.

Схема цепной реакции урана-235 выглядит так:

Для осуществления цепной реакции необязательно каждый выделенный нейтрон должен вызывать распад другого ядра урана. Важно лишь, чтобы среднее число освобожденных нейтронов с течением времени не уменьшалось. Такое условие выполняется, если коэффициент размножения нейтронов (k) больше или равен единице: k ≥ 1 .

Коэффициент размножения нейтронов — отношение числа нейтронов в каком-либо «поколении» к числу нейтронов предшествующего поколения.

Коэффициент размножения определяется не только числом нейтронов, образующихся в каждом элементарном акте, но и условиями, в которых протекает реакция – часть нейтронов может поглощаться другими ядрами или выходить из зоны реакции. Нейтроны, освободившиеся при делении ядер урана-235, способны вызвать деление лишь ядер этого же урана, на долю которого в природном уране приходится всего лишь 0,7 %. Такая концентрация оказывается недостаточной для начала цепной реакции. Изотоп урана-238 также может поглощать нейтроны, но при этом не возникает цепной реакции.

Видео:Закон сохранения массы веществ при химических реакциях (модель опыта М. В. Ломоносова)Скачать

Ядерный реактор

Ядерный реактор — устройство, в котором осуществляется и поддерживается управляемая цепная реакция деления некоторых тяжелых ядер.

Первый ядерный реактор был построен в 1942 году в США под руководством Э. Ферми. В нашей стране первый реактор был построен в 1946 году под руководством И. В. Курчатова.

Ядерные энергетические реакторы используются для выработки электроэнергии на атомных электростанциях, в судовых энергетических установках, атомных теплоэлектроцентралях, а также на атомных станциях теплоснабжения.

Основные элементами ядерного реактора:

ядерное горючее (обычно уран-235);
замедлитель нейтронов — для получения медленных электронов (тяжелая вода, захватывающая нейтроны, или графит, не захватывающий их);
теплоноситель для вывода энергии, образующейся при работе реактора (вода, жидкий натрий);
регулирующие стержни (бор, кадмий) — для регулирования количества высвобожденных электронов (эти вещества способны поглощать много нейтронов);
защитная оболочка, которая задерживает излучения (железобетон).

Цепная реакция, как известно, может протекать только при коэффициенте размножения нейтронов k ≥ 1 . Но он может поддерживаться в этом значении только при условии, что масса урана превышает некоторое критическое значение.

Критическая масса — наименьшая масса делящегося вещества, при которой может протекать цепная реакция.

Для чистого урана-235 критическая масса равна 50 кг. При такой массе шар из урана имеет радиус всего 9 см. Если в реакторе использовать оболочку, которая отражает уран, то критическую массу можно снизить до 250 г.

Это интересно! Реактор, работающий на уране-235 и медленных нейтронах, является энергетическим. Его применяют для производства энергии. Но реактор, работающий на уране-235 и быстрых нейтронах, является реактором-размножителем. При распаде 1 кг урана в этом случае образуется 1,5 кг плутония, который также можно использовать как ядерное топливо. При делении урана медленными нейтронами входит в 2,5 раза меньше плутония.

Видео:ВСЯ Ядерная физика за 15 минут - ВПР / ОГЭ / ЕГЭ 2023 #global_eeСкачать

Термоядерные реакции

Масса покоя ядра урана больше суммы масс покоя осколков, на которые делится ядро. Для легких ядер дело обстоит как раз наоборот. Так, масса покоя ядра гелия значительно меньше суммы масс покоя двух ядер тяжелого водорода, на которые можно разделить ядро гелия. Поэтому при слиянии легких ядер масса покоя уменьшается. Следовательно, должна выделяться значительная энергия. Подобного рода реакции слияния легких ядер могут протекать только при очень высоких температурах. Поэтому они называются термоядерными.

Термоядерные реакции — это реакции слияния легких ядер при очень высокой температуре.

Ядра сливаются только при сближении на расстоянии около 10 -12 см — тогда они попадают в сферу действия ядерных сил. Этому сближению препятствует кулоновское отталкивание ядер, которое может быть преодолено лишь за счет большой кинетической энергии теплового движения ядер.

Энергия, которая выделяется при термоядерных реакциях в расчете на один нуклон, превышает удельную энергию, выделяющуюся при цепных реакциях деления ядер. Так, при слиянии тяжелого водорода — дейтерия — со сверхтяжелым изотопом водорода — тритием — выделяется около 3,5 МэВ на один нуклон. При делении же урана выделяется примерно 1 МэВ энергии на один нуклон.

Термоядерные реакции играют большую роль

Эволюция — необратимое историческое развитие живой природы.

Если человечество научится управлять термоядерными реакциями, то на Земле появится неисчерпаемый источник энергии. Но пока это невозможно, так как нет таких веществ, которые могли бы выдержать температуру, при которых могут сливаться ядра. Однако неуправляемые реакции проведены уже были. Речь идет о термоядерных бомбах, которые могут уничтожить все человечество.

Алгоритм решения

Записать правило сохранения нуклонов до и после реакции.
Составить уравнение и вычислить искомое массовое число.

Решение

Количество нуклонов до и после реакции постоянно. Поэтому сумма массовых чисел до реакции и после нее не изменится. Составим уравнение, используя только массовые числа ядер и частиц:

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Определите массовое и зарядовое число частицы, которая вызывает ядерную реакцию₃ 7 Li + … → ₄ 8 Вe + ₀ 1 n?

Алгоритм решения

Записать правило сохранения нуклонов до и после реакции.
Составить уравнение и вычислить искомое массовое число.
Составить уравнение и вычислить искомое зарядовое число.

Решение

Составим уравнение, используя только массовые числа ядер и частиц:

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Закону сохранения электрического заряда не противоречит реакция:

Алгоритм решения

Записать правило сохранения нуклонов до и после реакции.
Проверить, где выполняется это правило.

Решение

Количество нуклонов до и после реакции постоянно. Поэтому сумма массовых и зарядовых чисел до реакции и после нее не изменится. Проверим правильность реакций.

Подходит только реакция «б».

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Видео:Закон сохранения массы вещества (2)Скачать

Подготовка к ЕГЭ по физике Разбор задач

Какое уравнение противоречит закону сохранения массового числа в ядерных реакциях?

→ +

→

+ →

+ → +

Ядро претерпело ряд α- и β-распадов. В результате образовалось ядро . Определите число α-распадов.

На рисунке приведен спектр поглощения смеси паров неизвестных металлов. Внизу — спектры поглощения паров лития и стронция. Что можно сказать о химическом составе смеси металлов?

Смесь содержит литий, и стронций, и ещё какие-то неизвестные элементы

Смесь содержит литий, и ещё какие-то неизвестные элементы, а стронция не содержит

Смесь содержит стронций и ещё какие-то неизвестные элементы, а лития не содержит

Смесь не содержит ни лития, ни стронция

Колебательный контур необходимо перестроить для приёма более коротких волн. Как это можно сделать?

можно внести железный сердечник в катушку индуктивности

можно увеличить расстояние между обкладками

можно заполнить конденсатор диэлектриком

можно параллельно конденсатору подключить ещё один конденсатор

Шарик массой 4 мг с зарядом 1 мкКл влетает со скоростью 100 м/с в однородное магнитное поле с индукцией 6 Тл перпендикулярно силовым линиям. Какова будет его скорость через интервал времени 10 с?

На каком из рисунков — 1, 2, 3 или 4 — преломление света показано правильно?

На рисунке показаны предмет (стрелка) MN и плоское зеркало. Какое из изображений предмета — 1, 2, 3 или 4 — является правильным?

Шарик катится по желобу. Изменение координаты шарика с течением времени в инерциальной системе отсчета показано на графике. На основании этого графика можно утверждать, что

скорость шарика постоянно увеличивалась

первые 3 с скорость шарика возрастала, а затем оставалась постоянной

первые 3 с шарик двигался с уменьшающейся скоростью, а затем покоился

на шарик действовала все увеличивающаяся сила

Проводники изготовлены из одного и того же материала. Какую пару проводников нужно выбрать, чтобы на опыте обнаружить зависимость сопротивления проволоки от её диаметра?

Мальчик столкнул санки с вершины горки. Сразу после толчка санки имели скорость 5 м/с, а у подножия горки она равнялась 15 м/с. Трение санок о снег пренебрежимо мало. Какова высота горки?

Грузовик и легковой автомобиль движутся со скоростями 54 км/ч и 108 км/ч соответственно. Каково отношение массы грузовика к массе легкового автомобиля, если отношение импульса грузовика к импульсу легкового автомобиля равно 1,5?

Задание A12 (#833000015249)

Уровень: 1 Класс: 11

Гиря массой 4 кг, подвешенная на стальной пружине, совершает свободные колебания с периодом 2 с. С каким периодом будет совершать свободные колебания гиря массой 1 кг, подвешенная на этой же пружине?

Четыре тела движутся вдоль оси Ох. На рисунке изображены графики зависимости проекций скоростей от времени для этих тел. Какое из тел движется с наименьшим по модулю ускорением?

Автомобиль выполняет поворот, двигаясь по скользкой дороге с постоянной скоростью 54 км/ч. Минимально возможный радиус поворота в этих условиях равен 75 м. Чему равен коэффициент трения колес о дорогу?

Задание A15 (#833000015289)

Уровень: 1 Класс: 9

Второй закон Ньютона описывает:

равномерное прямолинейное движение

движение с ускорением

Задание A16 (#833000015294)

Уровень: 1 Класс: 10

В опытах Штерна по определению скоростей атомов в парах серебра подсчитали число частиц N, модуль скорости которых попадает в определенные интервалы от 0 до 1000 м/с. Какой рисунок соответствует результатам опытов?

Задание A17 (#833000015299)

Уровень: 1 Класс: 10

В четырёх углах квадрата находятся одинаковые по модулю, но разные по знаку заряды (см. рис.). Выберите верное утверждение о значениях электрического потенциала в точках А, В, С и D:

φА > 0, φС > 0, φB = φD = 0

Задание A18 (#833000015324)

Уровень: 1 Класс: 10

На рисунке изображен участок электрической цепи. Как изменится сопротивление цепи при замыкании ключа К?

увеличится или уменьшится в зависимости от соотношения между сопротивлениями R1 и R2.

Задание A19 (#833000015334)

Уровень: 1 Класс: 10

Воздух медленно нагревают в цилиндре под поршнем. При этом часть цилиндра, находящаяся под поршнем, сообщается с атмосферой, а поршень может скользить с очень малым трением. Какое из приведённых ниже уравнений точнее всего описывает процесс, происходящий при этом с воздухом под поршнем?

Задание A20 (#833000015344)

Уровень: 1 Класс: 10

На рисунке показан график зависимости объёма одноатомного идеального газа от температуры при постоянной массе. При переходе из состояния 1 в состояние 2 внутренняя энергия газа

уменьшилась в 3 раза

увеличилась в 1,5 раза

уменьшилась в 1,5 раза

увеличилась в 3 раза

Задание A21 (#833000015354)

Уровень: 1 Класс: 10

На рисунке предствален график звисимости температуры Т воды массой т от времени t при осуществлении теплопередачи с постоянной мощностью Р. В момент времени t = 0 вода находилась в твердом состоянии. Какое из приведенных ниже выражений определяет удельную теплоту плавления льда по результатам опыта?

Задание B1 (#800000034161)

Уровень: 2 Класс: 10

Температуру холодильника тепловой машины увеличили, оставив температуру нагревателя прежней. Количество теплоты, полученное газом от нагревателя за цикл, не изменилось. Как изменились при этом КПД тепловой машины, количество теплоты, отданное газом за цикл холодильнику, и работа газа за цикл?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

А) Работа газа за цикл 1) увеличилась

Б) Количество теплоты, отданное газом

холодильнику за цикл работы 2) уменьшилась

В) КПД тепловой машины 3) не изменилась

Ответ: А2Б1В2 (В ответе запишите последовательность букв и цифр, начиная с буквы А, без каких-либо символов)

Задание B2 (#800000034162)

Уровень: 2 Класс: 11

Спутник Земли перешёл с одной круговой орбиты на другую с меньшим радиусом орбиты. Как изменились в результате этого перехода центростремительное ускорение спутника, скорость его движения по орбите и период обращения вокруг Земли?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

А) Период обращения вокруг Земли 1) увеличилась

Б) Скорость движения по орбите 2) уменьшилась

В) Центростремительное ускорение 3) не изменилась

Ответ: А2Б1В1 (В ответе запишите последовательность букв и цифр, начиная с буквы А, без каких-либо символов)

Задание S1 (#833000015179)

Уровень: 2 Класс: 11

Заряженная частица массой т, несущая положительный заряд q, движется перпендикулярно линиям индукции однородного магнитного поля В по окружности радиусом R.

Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать.