Ядерная физика: Учебно-методическое пособие для проведения практических занятий, страница 3

Дано

Решение

А(а,b)B

 – дефекты масс частиц

________________

Энергия ядерной реакции А(а,b)B:

             .                        (1)

Массу  (в а.е.м.) каждой частицы, участвующей в ядерной реакции, можно представить как сумму ее массового числа  и дефекта массы :

                                                (2)

Тогда формула (1) для энергии ядерной реакции может быть записана в виде:

            

Так как в ядерных реакциях не изменяется суммарное число нуклонов, т. е.  (выполняется закон сохранения барионного заряда), то

(∆A+∆a –∆B –∆b) 931,494 МэВ/а.е.м.            (3)

Если дефект массы  выражен в энергетических единицах, тогда

 МэВ (или в кэВ).      (4)

Ответ:  МэВ/а.е.м., если дефекты масс заданы в а.е.м., или ,

если дефекты масс выражены в МэВ или в кэВ.

1.2. Определить энергию  реакции , если известно, что дефекты масс протона, ядер  и :

а) в а.е.м. равны соответственно  а.е.м.,   а.е.м. и  а.е.м.;

б) в энергетических единицах равны соответственно  МэВ,  МэВ и  МэВ.

Дано

Решение

а)  а.е.м.

 а.е.м.

 а.е.м.

б)  МэВ

 МэВ

 МэВ

___________________

Энергия ядерной реакции А(а,b)B:

            

МэВ/а.е.м.                  (1)

Для ядерной реакции :

а) если дефект массы  частиц выражен в а.е.м., то:

 МэВ               (2)

 МэВ

 МэВ;

б) если дефект массы  частиц выражен в энергетических единицах, то:

              МэВ,                   (3)

 МэВ МэВ.

Ответ:  МэВ.

1.3. Вычислить пороговую кинетическую энергию  налетающей частицы в реакции , если налетающей частицей является: а) протон; б) ядро трития .

Дано

Решение

 а.е.м.

 а.е.м.

 а.е.м.

 а.е.м.

_____________________

а) 

б) 

Энергия ядерной реакции А(а,b)B:

 МэВ/а.е.м.             (1)

Для ядерной реакции :

 МэВ       (2)

  МэВ,

т. е. данная реакция является эндоэнергетической.

Пороговая кинетическая энергия налетающей частицы в эндоэнергетической ядерной реакции

             ,                                             (3)

где  − масса налетающей частицы,  − масса ядра мишени.

а) Если налетающей частицей является протон, то

б) Если налетающей частицей является ядро трития :

Ответ:  а)  МэВ;   б)  МэВ.

Контрольные вопросы

1.  Что называют энергией реакции?

2.  Какие реакции называют экзоэнергетическими?

3.  Какие реакции называются эндоэнергетическими?

4.  На что расходуется энергия экзоэнергетической реакции?

5.  Каков физический смысл пороговой энергии эндоэнергетической реакции?

6.  В каких реакциях суммарная кинетическая энергия частиц, вступающих в реакцию, меньше суммарной кинетической энергии частиц, образовавшихся после реакции?

7.  В каких реакциях суммарная кинетическая энергия частиц, вступающих в реакцию, больше суммарной кинетической энергии частиц, образовавшихся после реакции?

8.  В каких реакциях суммарная кинетическая энергия частиц, вступающих в реакцию, равна суммарной кинетической энергии частиц, образовавшихся после реакции?

Задачи

1.  Написать недостающие обозначения и представить схему ядерной реакции в следующих случаях:

2.  При бомбардировке изотопа  нейтронами получается изотоп углерода , который оказывается β-радиоактивным. Написать уравнения обеих реакций.

3.  Написать недостающие обозначения в ядерных реакциях:

4.  Сколько тепла выделится при образовании 1 г  из дейтерия ? Какая масса каменного угля с удельной теплотой сгорания  кДж/г эквивалентна этому теплу?