Fusio erreakzioen muinari buruzko fisikako galdera baten adibidea, lotura-energia atomikoa

Fusio erreakzioei eta lotura-energia atomikoari buruzko fisika nuklearreko 9 galderaren adibide

1. Behatu fusio nuklearreko erreakzio hau:
₁H² + ₁H³ → ₂He⁴ + ₀n¹ +E
Masa bada. ₁H² = 2,014 amu, masa ₁H³ = 3,016 amu, α partikularen masa = 4,0026 amu eta neutroiaren masa = 1,0084 amu, orduan sortutako energia… da (1 amu 931 MeV-ren baliokidea da)
A. 18,62 MeV
B. 17,69 MeV
C. 16,76 MeV
D. 15,73 MeV
E. 14,89 MeV
Eztabaida
Erreaktiboen eta produktuen masa:
Erreaktiboaren masa (m_erreaktiboak) = 2,014 sma + 3,016 sma = 5,03 sma
Produktuaren masa (m_produktu) = 4,0026 sma + 1,0084 sma = 5,011 sma
Erreakzioan zehar galdutako masa:
Δm = m_erreaktiboak -m_produktu
Δm = 5,03 sma – 5,011 sma
Δm = 0,019 sma
Fusio-erreakzio batean galtzen den masa 0,019 amu da.
1 amu 931 MeV energiaren baliokidea da. 0,019 amu 0,019 x 931 MeV = 17,689 MeV = 17,69 MeV-ren baliokidea da.
Erantzun zuzena B da.

2. Jarri arreta ondorengo erreakzio nuklearrei!
₆C¹³ + ₁H² → ₆C¹⁴ + ₁H¹ + energia
Nukleoaren masa ezaguna bada:
₆C¹³ = 13,0033 sma
₁H² = 2,0141 sma
₆C¹⁴ = 14,0030 sma
₁H¹ = 1,0078 sma
1 amu-ko masa 931 MeV-ko energiaren baliokidea bada, orduan erreakzio nuklearrean sortzen den energia...
A. 5.5860 MeV
B. 6.1446 MeV
C. 6.1412 MeV
D. 6.2320 MeV
E. 6.2377 MeV
Eztabaida
Erreaktiboen eta produktuen masa:
Erreaktiboaren masa (m_erreaktiboak) = 13,0033 sma + 2,0141 sma = 15,0174 sma
Produktuaren masa (m_produktu) = 14,0030 sma + 1,0078 sma = 15,0108 sma
Erreakzioan zehar galdutako masa:
Δm = erreaktiboa – mproduktua
Δm = 15,0174 sma – 15,0108 sma
Δm = 0,0066 sma
Erreakzio nuklearrean galdutako masa 0,0066 amu da.
1 amu 931 MeV energiaren baliokidea da. 0,0066 amu 0,0066 x 931 MeV = 6,1446 MeV energiaren baliokidea da.
Erantzun zuzena B da.

3. Adi egon hurrengo fusio-erreakzioari!
Jakina da:
Massa ₁H¹ = 1,0078 sma
Massa ₁d² = 2,01410 sma
Masa = 0,00055 amu
1 amu = 931 MeV
Fusio-erreakzioan sortutako E-ren balioa (energia) hau da…

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

Eztabaida

Erreaktiboen eta produktuen masa :
Erreaktiboaren masa (m_erreaktiboak) = 1,0078 sma + 1,0078 sma = 2,0156 sma
Produktuaren masa (m_produktu) = 2,01410 sma + 0,00055 sma = 2,01465 sma
Erreakzioan zehar galdutako masa :
Δm = m_erreaktiboak -m_produktu
Δm = 2,01560 sma – 2,01465 sma
Δm = 0,00095 sma
Fusio-erreakzio batean galtzen den masa 0,00095 amu da.

1 sma honen baliokidea da energia 931 MeV-raino. 0,00095 amu 0,00095 x 931 MeV = 0,88445 MeV-ko energiaren baliokidea da.
Erantzun zuzena B da.

Informazioa:
Amu = masa atomikoaren unitatea
MeV = megaelektroi-volt (energia-unitatea).

4. 4Be9 _atomoaren masa nuklearra = ^{9,0121 amu, protoiaren masa = 1,0078 amu eta neutroiaren masa = 1,0086 amu . 1 amu 931 MeV-ko energiaren baliokidea bada, orduan 4Be9} atomoaren lotura- _energia …

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

Eztabaida
Atomo baten masa ez da atomoa osatzen duten protoi, neutroi eta elektroien masa konbinatuaren berdina. Protoiek, neutroiek eta elektroiek erreakzionatzen dutenean atomo bat sortzeko, sortzen den atomoak atomoa osatzen duten protoi, elektroi eta neutroien masa guztien batura baino txikiagoa den masa du. Hau gertatzen da masa galtzen delako. Galdutako masa atomoaren eraketa-prozesuan askatzen den energiaren baliokidea da. Alderantziz, atomoaren eraketa-prozesuan askatzen den energiaren berdina den energia behar da atomoa hausteko, atomoa osatzen duten protoiak, neutroiak eta elektroiak elkarrengandik bereizi arte. Energia kopuru hori honen berdina da: lotura-energia atomikoa.

Jakina da :
Protoi kopurua = 4
Neutroi kopurua = 9 – 4 = 5
Nukleoaren masa ₄Be⁹ = 9,0121 sma
Protoi masa = 1,0078 amu
Neutroi masa = 1,0086 amu
1 amu 931 MeV-eko energiaren baliokidea da
Galdetu Lotura-energia atomikoa ₄Be⁹
Jawab :

Protoi eta neutroien masa :
Protoi guztien masa = 4 x 1,0078 amu = 4,0312 amu
Neutroi guztien masa = 5 x 1,0086 amu = 5,043 amu  
Protoi eta neutroiaren masa = 4,0312 amu + 5,043 amu = 9,0742 amu
Desagertutako masa :
Protoi eta neutroien masa – nukleoaren masa = 9,0742 amu – 9,0121 amu = 0,0621 amu
Askatutako energia = lotura-energia atomikoa :
0,0621 amu x 931 MeV = 57,82 MeV
Erantzun zuzena B da.

Deskribapena: sma = masa atomikoaren unitatea, sMeV = megaelektronVolt (energia unitatea)

_{5. Uranio 92U238} atomoaren nukleoa = ^238,0508 amu. Protoi masa (m _p ) = 1,0078 amu. Neutroi masa (m _{n ) = 1.0086 amu.} ⁽ 1 amu = 931 MeV) orduan uranio 92U238 atomo _baten lotura-energia …

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

Eztabaida
Jakina da :
Protoi kopurua = 92
Neutroi kopurua = 238 – 92 = 146
Nukleoaren masa = 238,0508 amu
Protoi masa = 1,0078 amu
Neutroi masa = 1.0086 amu
Galdetu Lotura-energia atomikoa ₄Be⁹
Jawab :
Protoi eta neutroien masa :
Protoi guztien masa = 92 x 1,0078 amu = 92,7176 amu
Neutroi guztien masa = 146 x 1,0086 amu = 147,2556 amu 
Protoi eta neutroiaren masa = 92,7176 amu + 147,2556 amu = 239,9732 sma
Desagertutako masa :
protoi eta neutroien masa – nukleoaren masa = 239,9732 amu – 238,0508 amu = 1,9224 amu
Askatutako energia = lotura-energia atomikoa :
1,9224 amu x 931 MeV = 1789,75 MeV
E erantzun zuzena da.

6. Erradioisotopoen onurak bizitzan hauek dira:
(1) hodien ihesen trazatzaile gisa
(2) kirurgia-tresnen ordezko gisa
(3) elikagaien kontserbagarriak
(4) Janaria azkar berotzen du
Adierazpen zuzena da…
A. (1), (2) eta (3)
B. (1), (2) eta (4)
C. (2), (3) eta (4)
D. (1) eta (3)
E. (2) eta (4)
Eztabaida
Erantzun zuzena D da.

7. Hurrengo adierazpenak:
(1) erradioterapia
(2) lurzoruko ur-edukia neurtu
(3) trazatzaile gisa
(4) fosilen adina zehaztu
Erradioisotopoen erabilera osasun sektorean...
A. (1). (2), (3) eta (4)
B. (1), (2) eta (3)
C. (1) eta (3)
D. (2) eta (4)
E. (4)
Eztabaida
Erantzun zuzena C da.

8. C-14 erradioisotopoa erabil daiteke…
A. tiroide guruinaren funtzioa detektatzea
B. bihotzaren lanaren eraginkortasuna ezagutzea
C. minbizi-zelulak hiltzen dituzte
D. zeramikazko faltsutzea detektatzea
E. fosilen adina zehaztea
Eztabaida
E erantzun zuzena da.

9. Gizakiek iodo-131 erradioisotopoa erabiltzen dute…
A. tiroide guruinak detektatzea
B. hezur-gaixotasunak detektatu
C. minbizi-zelulak hiltzen dituzte
D. fosilen adina zehaztea
E. materialak kaltetu gabe ikuskatzea
Eztabaida
Erantzun zuzena A da.

Galderaren iturria:

Batxilergoko/Lanbide Heziketako Fisikako Galderak Azterketa Nazionalean