परमाणु संलयन अभिक्रियाओं के मूल सिद्धांत, परमाणु बंधन ऊर्जा पर आधारित भौतिकी प्रश्न का एक उदाहरण।

परमाणु संलयन अभिक्रियाओं और परमाणु बंधन ऊर्जा पर आधारित नाभिकीय भौतिकी के प्रश्नों के 9 उदाहरण

1. निम्नलिखित नाभिकीय संलयन अभिक्रिया का अवलोकन करें:
₁H² + ₁H³ → ₂He⁴ + ₀n¹ + ई
यदि द्रव्यमान ₁H² = 2,014 एएमयू, द्रव्यमान ₁H³ यदि अल्फा कण का द्रव्यमान = 3,016 amu, अल्फा कण का द्रव्यमान = 4,0026 amu और न्यूट्रॉन का द्रव्यमान = 1,0084 amu है, तो उत्पन्न ऊर्जा होगी... (1 amu 931 MeV के बराबर होता है)
ए. 18,62 मीवी
बी. 17,69 मीवी
सी. 16,76 मीवी
डी. 15,73 मीवी
ई. 14,89 मीवी
विचार-विमर्श
अभिकारकों और उत्पादों का द्रव्यमान:
अभिकारक का द्रव्यमान (m)_{अभिकारक}) = 2,014 एसएमए + 3,016 एसएमए = 5,03 एसएमए
उत्पाद का द्रव्यमान (मी.)_{के नेतृत्व में}) = 4,0026 एसएमए + 1,0084 एसएमए = 5,011 एसएमए
अभिक्रिया के दौरान द्रव्यमान में हुई हानि:
Δm = m_{अभिकारक} - मीटर_{के नेतृत्व में}
Δm = 5,03 sma - 5,011 sma
Δm = 0,019 sma
संलयन अभिक्रिया में द्रव्यमान का नुकसान 0,019 एमयू होता है।
1 एमयू 931 मेगालीटर ऊर्जा के बराबर है। 0,019 एमयू 0,019 x 931 मेगालीटर = 17,689 मेगालीटर = 17,69 मेगालीटर के बराबर है।
सही जवाब बी है।

2. निम्नलिखित नाभिकीय प्रतिक्रियाओं पर ध्यान दें!
₆C¹³ + ₁H² → ₆C¹⁴ + ₁H¹ + ऊर्जा
यदि नाभिक का द्रव्यमान ज्ञात हो:
₆C¹³ = 13,0033 sma
₁H² = 2,0141 sma
₆C¹⁴ = 14,0030 sma
₁H¹ = 1,0078 sma
यदि 1 एमयू का द्रव्यमान 931 मेवी की ऊर्जा के समतुल्य है, तो नाभिकीय अभिक्रिया में उत्पन्न होने वाली ऊर्जा क्या होगी?
ए. 5.5860 मीवी
बी. 6.1446 मीवी
सी. 6.1412 मीवी
डी. 6.2320 मीवी
ई. 6.2377 मीवी
विचार-विमर्श
अभिकारकों और उत्पादों का द्रव्यमान:
अभिकारक का द्रव्यमान (m)_{अभिकारक}) = 13,0033 एसएमए + 2,0141 एसएमए = 15,0174 एसएमए
उत्पाद का द्रव्यमान (मी.)_{के नेतृत्व में}) = 14,0030 एसएमए + 1,0078 एसएमए = 15,0108 एसएमए
अभिक्रिया के दौरान द्रव्यमान में हुई हानि:
Δm = अभिकारक – उत्पाद
Δm = 15,0174 sma - 15,0108 sma
Δm = 0,0066 sma
नाभिकीय अभिक्रिया में द्रव्यमान की हानि 0,0066 एमयू है।
1 एमयू 931 मेगालीटर ऊर्जा के बराबर है। 0,0066 एमयू 0,0066 x 931 मेगालीटर = 6,1446 मेगालीटर ऊर्जा के बराबर है।
सही जवाब बी है।

3. निम्नलिखित संलयन प्रतिक्रिया पर ध्यान दें!
ह ज्ञात है कि:
सामूहिक ₁H¹ = 1,0078 sma
सामूहिक ₁d² = 2,01410 sma
द्रव्यमान = 0,00055 amu
1 amu = 931 MeV
संलयन अभिक्रिया में उत्पन्न ऊर्जा (E) का मान है…

ए. 0,44 मीवी
बी. 0,88 मीवी
सी. 0,98 मीवी
डी. 1,02 मीवी
ई. 1,47 मीवी

विचार-विमर्श

अभिकारकों और उत्पादों का द्रव्यमान :
अभिकारक का द्रव्यमान (m)_{अभिकारक}) = 1,0078 एसएमए + 1,0078 एसएमए = 2,0156 एसएमए
उत्पाद का द्रव्यमान (मी.)_{के नेतृत्व में}) = 2,01410 एसएमए + 0,00055 एसएमए = 2,01465 एसएमए
अभिक्रिया के दौरान द्रव्यमान में कमी आई :
Δm = m_{अभिकारक} - मीटर_{के नेतृत्व में}
Δm = 2,01560 sma - 2,01465 sma
Δm = 0,00095 sma
संलयन अभिक्रिया में द्रव्यमान का नुकसान 0,00095 एमयू होता है।

1 एसएमए इसके बराबर है ENERGI लगभग 931 MeV. 0,00095 amu 0,00095 x 931 MeV = 0,88445 MeV की ऊर्जा के बराबर है।
सही जवाब बी है।

टिप्पणी:
Amu = परमाणु द्रव्यमान इकाई
MeV = मेगा इलेक्ट्रॉन वोल्ट (ऊर्जा की इकाई)।

_{4. 4} Be ⁹ का नाभिकीय द्रव्यमान = 9,0121 amu, प्रोटॉन का द्रव्यमान = 1,0078 amu और न्यूट्रॉन का द्रव्यमान = 1,0086 amu है। यदि 1 amu 931 MeV की ऊर्जा के समतुल्य है, तो ₄ Be ⁹ परमाणु की बंधन ऊर्जा क्या होगी?

ए. 51,39 मीवी
बी. 57,82 मीवी
सी. 62,10 मीवी
डी. 90,12 मीवी
ई. 90,74 मीवी

विचार-विमर्श
किसी परमाणु का द्रव्यमान उसमें मौजूद प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉनों के संयुक्त द्रव्यमान के बराबर नहीं होता है। जब प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉन मिलकर परमाणु बनाते हैं, तो बनने वाले परमाणु का द्रव्यमान उसमें मौजूद सभी प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन और न्यूट्रॉनों के द्रव्यमान के योग से कम होता है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि कुछ द्रव्यमान कम हो जाता है। यह कम हुआ द्रव्यमान परमाणु के निर्माण की प्रक्रिया में मुक्त हुई ऊर्जा के बराबर होता है। इसके विपरीत, परमाणु को तोड़ने के लिए उतनी ही ऊर्जा की आवश्यकता होती है जितनी परमाणु के निर्माण की प्रक्रिया में मुक्त हुई थी, ताकि उसमें मौजूद प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉन एक दूसरे से अलग हो जाएं। यह ऊर्जा की मात्रा इसके बराबर होती है। परमाणु बंधन ऊर्जा.

ज्ञात है :
प्रोटॉनों की संख्या = 4
न्यूट्रॉनों की संख्या = 9 – 4 = 5
कोर द्रव्यमान ₄Be⁹ = 9,0121 sma
प्रोटॉन का द्रव्यमान = 1,0078 amu
न्यूट्रॉन का द्रव्यमान = 1,0086 amu
1 एएमयू 931 मेगाहर्ट्ज की ऊर्जा के बराबर है।
पूछा परमाणु बंधन ऊर्जा ₄Be⁹
जवाबी :

प्रोटॉन और न्यूट्रॉन का द्रव्यमान :
सभी प्रोटॉनों का द्रव्यमान = 4 x 1,0078 amu = 4,0312 amu
सभी न्यूट्रॉनों का द्रव्यमान = 5 x 1,0086 amu = 5,043 amu  
प्रोटॉन और न्यूट्रॉन का द्रव्यमान = 4,0312 amu + 5,043 amu = 9,0742 amu
बड़े पैमाने पर लापता :
प्रोटॉन और न्यूट्रॉन का द्रव्यमान – नाभिक का द्रव्यमान = 9,0742 amu – 9,0121 amu = 0,0621 amu
मुक्त ऊर्जा = परमाणु बंधन ऊर्जा :
0,0621 amu x 931 MeV = 57,82 MeV
सही जवाब बी है।

विवरण: sma = परमाणु द्रव्यमान इकाई, sMeV = मेगा इलेक्ट्रॉनवोल्ट (ऊर्जा इकाई)

_{5. यूरेनियम 92} U ²³⁸ के परमाणु नाभिक का द्रव्यमान 238,0508 amu है। प्रोटॉन का द्रव्यमान (mp ₎ 1,0078 amu है। न्यूट्रॉन का द्रव्यमान (mn ₎ 1.0086 amu है। (1 amu = 931 MeV) तो यूरेनियम ₉₂ U ²³⁸ परमाणु की बंधन ऊर्जा क्या होगी?

ए. 9271,76 मीवी
बी. 2830,50 मीवी
सी. 2399,73 मीवी
डी. 1922,24 मीवी
ई. 1789,75 मीवी

विचार-विमर्श
ज्ञात है :
प्रोटॉनों की संख्या = 92
न्यूट्रॉनों की संख्या = 238 – 92 = 146
कोर का द्रव्यमान = 238,0508 एएमयू
प्रोटॉन का द्रव्यमान = 1,0078 amu
न्यूट्रॉन का द्रव्यमान = 1.0086 amu
पूछा परमाणु बंधन ऊर्जा ₄Be⁹
जवाबी :
प्रोटॉन और न्यूट्रॉन का द्रव्यमान :
सभी प्रोटॉनों का द्रव्यमान = 92 x 1,0078 amu = 92,7176 amu
सभी न्यूट्रॉनों का द्रव्यमान = 146 x 1,0086 amu = 147,2556 amu 
प्रोटॉन और न्यूट्रॉन का द्रव्यमान = 92,7176 amu + 147,2556 amu = 239,9732 sma
बड़े पैमाने पर लापता :
प्रोटॉन और न्यूट्रॉन का द्रव्यमान – नाभिक का द्रव्यमान = 239,9732 amu – 238,0508 amu = 1,9224 amu
मुक्त ऊर्जा = परमाणु बंधन ऊर्जा :
1,9224 amu x 931 MeV = 1789,75 MeV
सही उत्तर E है।

6. जीवन में रेडियोआइसोटोप के लाभों में निम्नलिखित शामिल हैं:
(1) पाइप रिसाव के ट्रेसर के रूप में
(2) शल्य चिकित्सा उपकरणों के विकल्प के रूप में
(3) खाद्य परिरक्षक
(4) भोजन को जल्दी गर्म करता है
सही कथन यह है…
ए. (1), (2) और (3)
बी. (1), (2) और (4)
सी. (2), (3) और (4)
डी. (1) और (3)
ई. (2) और (4)
विचार-विमर्श
सही उत्तर है डी.

7. निम्नलिखित कथन:
(1) विकिरण चिकित्सा
(2) मृदा जल सामग्री का मापन
(3) ट्रेसर के रूप में
(4) जीवाश्मों की आयु का निर्धारण करना
स्वास्थ्य क्षेत्र में रेडियोआइसोटोप का उपयोग...
ए. (1). (2), (3) और (4)
बी. (1), (2) और (3)
सी. (1) और (3)
डी. (2) और (4)
ई. (4)
विचार-विमर्श
सही जवाब सी है।

8. रेडियोआइसोटोप C-14 का उपयोग … के लिए किया जा सकता है।
ए. थायरॉइड ग्रंथि के कार्य का पता लगाना
बी. हृदय के कार्य की प्रभावशीलता को जानना
सी. कैंसर कोशिकाओं को नष्ट करें
डी. सिरेमिक की नकली वस्तुओं का पता लगाना
ई. जीवाश्मों की आयु का निर्धारण करना
विचार-विमर्श
सही उत्तर E है।

9. रेडियोआइसोटोप आयोडीन-131 का उपयोग मनुष्य द्वारा किस लिए किया जाता है?
ए. थायरॉइड ग्रंथियों का पता लगाना
बी. हड्डी रोग का पता लगाना
सी. कैंसर कोशिकाओं को नष्ट करें
डी. जीवाश्मों की आयु का निर्धारण करना
ई. सामग्रियों को नुकसान पहुंचाए बिना उनका निरीक्षण करना
विचार-विमर्श
सही जवाब क है।

प्रश्न का स्रोत:

सीनियर हाई स्कूल/व्यावसायिक हाई स्कूल के लिए राष्ट्रीय परीक्षा भौतिकी प्रश्न