Exemple de preguntes de física nuclear sobre reaccions de fusió i energia d'enllaç atòmic

9 exemples de preguntes de física nuclear sobre reaccions de fusió i energia d'enllaç atòmic

1. Observa la següent reacció de fusió nuclear:
₁H² + ₁H³ → ₂He⁴ + ₀n¹ +E
Si la massa ₁H² = 2,014 uma, massa ₁H³ = 3,016 uma, massa de la partícula α = 4,0026 uma i massa del neutró = 1,0084 uma, aleshores l'energia produïda és... (1 uma equival a 931 MeV)
A. 18,62 MeV
B. 17,69 MeV
C. 16,76 MeV
D. 15,73 MeV
E. 14,89 MeV
Discussió
Massa de reactius i productes:
Massa del reactiu (m_reactius) = 2,014 sma + 3,016 sma = 5,03 sma
Massa del producte (m_producte) = 4,0026 sma + 1,0084 sma = 5,011 sma
Massa perduda durant la reacció:
Δm = m_reactius - m_producte
Δm = 5,03 sma – 5,011 sma
Δm = 0,019 sma
La massa perduda en una reacció de fusió és de 0,019 amu.
1 uma és equivalent a 931 MeV d'energia. 0,019 uma són equivalents a 0,019 x 931 MeV = 17,689 MeV = 17,69 MeV.
La resposta correcta és B.

2. Presteu atenció a les reaccions nuclears següents!
₆C¹³ + ₁H² → ₆C¹⁴ + ₁H¹ + energia
Si es coneix la massa del nucli:
₆C¹³ = 13,0033 sma
₁H² = 2,0141 sma
₆C¹⁴ = 14,0030 sma
₁H¹ = 1,0078 sma
Si una massa d'1 amu és equivalent a una energia de 931 MeV, aleshores l'energia que es produeix en la reacció nuclear és...
A. 5.5860 MeV
B. 6.1446 MeV
C. 6.1412 MeV
D. 6.2320 MeV
E. 6.2377 MeV
Discussió
Massa de reactius i productes:
Massa del reactiu (m_reactius) = 13,0033 sma + 2,0141 sma = 15,0174 sma
Massa del producte (m_producte) = 14,0030 sma + 1,0078 sma = 15,0108 sma
Massa perduda durant la reacció:
Δm = reactiu – mproducte
Δm = 15,0174 sma – 15,0108 sma
Δm = 0,0066 sma
La massa perduda en la reacció nuclear és de 0,0066 amu.
1 uma és equivalent a 931 MeV d'energia. 0,0066 uma són equivalents a 0,0066 x 931 MeV = 6,1446 MeV d'energia.
La resposta correcta és B.

3. Presteu atenció a la següent reacció de fusió!
Se sap que:
Massa ₁H¹ = 1,0078 sma
Massa ₁d² = 2,01410 sma
Massa = 0,00055 uma
1 uma = 931 MeV
El valor d'E (energia produïda) en la reacció de fusió és…

A. 0,44 MeV
B. 0,88 MeV
C. 0,98 MeV
D. 1,02 MeV
E. 1,47 MeV

Discussió

Massa de reactius i productes :
Massa del reactiu (m_reactius) = 1,0078 sma + 1,0078 sma = 2,0156 sma
Massa del producte (m_producte) = 2,01410 sma + 0,00055 sma = 2,01465 sma
Massa perduda durant la reacció :
Δm = m_reactius - m_producte
Δm = 2,01560 sma – 2,01465 sma
Δm = 0,00095 sma
La massa perduda en una reacció de fusió és de 0,00095 amu.

1 sma és equivalent a energia fins a 931 MeV. 0,00095 uma equivalen a una energia de 0,00095 x 931 MeV = 0,88445 MeV.
La resposta correcta és B.

Informació:
Amu = unitat de massa atòmica
MeV = megaelectronvolt (unitat d'energia).

4. La massa nuclear _de 4Be9 = 9,0121 ^{uma , la massa del protó = 1,0078 uma i la massa del} neutró = 1,0086 uma. Si 1 uma equival a una energia de 931 MeV, aleshores l'energia d'enllaç de l' àtom _4Be9 és...

A. 51,39 MeV
B. 57,82 MeV
C. 62,10 MeV
D. 90,12 MeV
E. 90,74 MeV

Discussió
La massa d'un àtom no és igual a la massa combinada dels protons, neutrons i electrons que formen l'àtom. Quan els protons, els neutrons i els electrons reaccionen per formar un àtom, l'àtom resultant té una massa inferior a la suma de totes les masses dels protons, electrons i neutrons que formen l'àtom. Això és degut a la pèrdua de massa. La massa perduda és equivalent a l'energia alliberada durant el procés de formació de l'àtom. Per contra, es necessita una energia igual a l'energia alliberada durant el procés de formació de l'àtom per trencar l'àtom fins que els protons, neutrons i electrons que formen l'àtom se separin entre si. Aquesta quantitat d'energia és igual a energia d'enllaç atòmica.

És conegut :
Nombre de protons = 4
Nombre de neutrons = 9 – 4 = 5
Massa central ₄Be⁹ = 9,0121 sma
Massa protònica = 1,0078 uma
Massa de neutrons = 1,0086 uma
1 uma és equivalent a una energia de 931 MeV
Preguntat Energia d'enllaç atòmic ₄Be⁹
Jawab :

Massa de protons i neutrons :
Massa de tots els protons = 4 x 1,0078 uma = 4,0312 uma
Massa de tots els neutrons = 5 x 1,0086 uma = 5,043 uma  
Massa del protó i del neutró = 4,0312 uma + 5,043 uma = 9,0742 uma
Massa desapareguts :
Massa de protons i neutrons – massa del nucli = 9,0742 uma – 9,0121 uma = 0,0621 uma
Energia alliberada = energia d'enllaç atòmic :
0,0621 uma x 931 MeV = 57,82 MeV
La resposta correcta és B.

Descripció: sma = unitat de massa atòmica, sMeV = megaelectronVolt (unitat d'energia)

5. Un nucli atòmic d' urani _{92U238 =} ^238,0508 uma. Massa de protons (m ^p ₎ = 1,0078 uma. Massa de neutrons (m _n ) = 1.0086 uma. (1 uma = 931 MeV) , aleshores l'energia d'enllaç d'un àtom d'urani _92U238 és...

A. 9271,76 MeV
B. 2830,50 MeV
C. 2399,73 MeV
D. 1922,24 MeV
E. 1789,75 MeV

Discussió
És conegut :
Nombre de protons = 92
Nombre de neutrons = 238 – 92 = 146
Massa central = 238,0508 uma
Massa protònica = 1,0078 uma
Massa de neutrons = 1.0086 uma
Preguntat Energia d'enllaç atòmic ₄Be⁹
Jawab :
Massa de protons i neutrons :
Massa de tots els protons = 92 x 1,0078 uma = 92,7176 uma
Massa de tots els neutrons = 146 x 1,0086 uma = 147,2556 uma 
Massa del protó i del neutró = 92,7176 uma + 147,2556 uma = 239,9732 sma
Massa desapareguts :
massa de protons i neutrons – massa del nucli = 239,9732 uma – 238,0508 uma = 1,9224 uma
Energia alliberada = energia d'enllaç atòmic :
1,9224 uma x 931 MeV = 1789,75 MeV
La resposta correcta és E.

6. Els beneficis dels radioisòtops a la vida inclouen:
(1) com a rastrejador de fuites de canonades
(2) com a substitut dels instruments quirúrgics
(3) conservants alimentaris
(4) Escalfa els aliments ràpidament
L'afirmació correcta és…
A. (1), (2) i (3)
B. (1), (2) i (4)
C. (2), (3) i (4)
D. (1) i (3)
E. (2) i (4)
Discussió
La resposta correcta és D.

7. Les següents afirmacions:
(1) radioteràpia
(2) mesurar el contingut d'aigua del sòl
(3) com a traçador
(4) determinar l'edat dels fòssils
L'ús de radioisòtops en el sector sanitari és...
A. (1), (2), (3) i (4)
B. (1), (2) i (3)
C. (1) i (3)
D. (2) i (4)
E. (4)
Discussió
La resposta correcta és C.

8. El radioisòtop C-14 es pot utilitzar per a…
A. detectar la funció de la glàndula tiroide
B. conèixer l'eficàcia del treball del cor
C. matar cèl·lules canceroses
D. detecció de falsificacions ceràmiques
E. determinar l'edat dels fòssils
Discussió
La resposta correcta és E.

9. Els humans utilitzen el radioisòtop iode-131 per a….
A. detecció de les glàndules tiroïdes
B. detectar malalties òssies
C. matar cèl·lules canceroses
D. determinar l'edat dels fòssils
E. inspeccionar materials sense danyar-los
Discussió
La resposta correcta és A.

Font de la pregunta:

Preguntes de física de l'examen nacional per a secundària/institut professional