Exemplum quaestionis physicae de nucleo reactionum fusionis, energia atomica ligationis.

Novem exempla quaestionum physicae nuclearis de reactionibus fusionis et energia atomica ligationis

1. Observa reactionem fusionis nuclearis sequentem:
₁H² + ₁H³ → ₂He⁴ + ₀n¹ E +
Si massa ₁H² = 2,014 amu, massa ₁H³ = 3,016 amu, massa particulae α = 4,0026 amu et massa neutronis = 1,0084 amu, tum energia producta est… (1 amu aequivalet 931 MeV)
A. 18,62 MeV
B. 17,69 MeV
C. 16,76 MeV
D. 15,73 MeV
E. 14,89 MeV
Disputatio
Massa reactantium et productorum:
Massa reactantis (m_reactantes) = 2,014 sma + 3,016 sma = 5,03 sma
Massa producti (m²)_product) = 4,0026 sma + 1,0084 sma = 5,011 sma
Massa amissa per reactionem:
Δm = m_reactantes - m_product
m = 5,03 sma – 5,011 sma
Δm = 0,019 sma
Massa in reactione fusionis amissa est 0,019 amu.
1 amu energiae 931 MeV aequivalet. 0,019 amu 0,019 × 931 MeV = 17,689 MeV = 17,69 MeV aequivalet.
Responsum rectum est B.

2. Ad has reactiones nucleares attende!
₆C¹³ + ₁H² → ₆C¹⁴ + ₁H¹ + energia
Si massa nuclei nota est:
₆C¹³ = 13,0033 sma
₁H² = 2,0141 sma
₆C¹⁴ = 14,0030 sma
₁H¹ = 1,0078 sma
Si massa 1 amu energiae 931 MeV aequivalet, tum energia quae in reactione nucleari oritur est...
A. 5.5860 MeV
B. 6.1446 MeV
C. 6.1412 MeV
D. 6.2320 MeV
E. 6.2377 MeV
Disputatio
Massa reactantium et productorum:
Massa reactantis (m_reactantes) = 13,0033 sma + 2,0141 sma = 15,0174 sma
Massa producti (m²)_product) = 14,0030 sma + 1,0078 sma = 15,0108 sma
Massa amissa per reactionem:
Δm = reactans – mproductum
m = 15,0174 sma – 15,0108 sma
Δm = 0,0066 sma
Massa in reactione nucleari amissa est 0,0066 amu.
1 amu energiae 931 MeV aequivalet. 0,0066 amu energiae 0,0066 × 931 MeV = 6,1446 MeV aequivalet.
Responsum rectum est B.

3. Ad sequentem reactionem fusionis attende!
Constat:
massa ₁H¹ = 1,0078 sma
massa ₁d² = 2,01410 sma
Massa = 0,00055 amu
1 amu = 931 MeV
Valor E (energiae productae) in reactione fusionis est…

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

Disputatio

Massa reactantium et productorum :
Massa reactantis (m_reactantes) = 1,0078 sma + 1,0078 sma = 2,0156 sma
Massa producti (m²)_product) = 2,01410 sma + 0,00055 sma = 2,01465 sma
Massa amissa per reactionem :
Δm = m_reactantes - m_product
m = 2,01560 sma – 2,01465 sma
Δm = 0,00095 sma
Massa in reactione fusionis amissa est 0,00095 amu.

1 sma aequivalet energia usque ad 931 MeV. 0,00095 amu energiae 0,00095 × 931 MeV = 0,88445 MeV aequivalet.
Responsum rectum est B.

dictis:
Amu = unitas massae atomicae
MeV = megaelectronvolt (unitas energiae).

4. Massa interna ₄Be⁹ = 9,0121 amu, massa protonis = 1,0078 amu et massa neutronis 1,0086 amu. Si 1 amu energiae 931 MeV aequivalet, tum energia atomica ligationis est ₄Be⁹ est…

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

Disputatio
Massa atomi non aequalis est massae protonum, neutronum, et electronum quae atomum constituunt coniunctae. Cum protones, neutrones, et electrones reagunt ad atomum formandum, atomus resultans massam minorem habet quam summa omnium massarum protonum, electronum, et neutronum quae atomum constituunt. Hoc fit quia aliqua massa amittitur. Massa amissa aequivalet energiae emissae per processum formationis atomi. Contra, energia aequalis energiae emissae per processum formationis atomi requiritur ad atomum frangendum donec protones, neutrones, et electrones quae atomum constituunt inter se separentur. Haec quantitas energiae aequalis est... energia atomica ligationis.

Notum est :
Numerus protonum = 4
Numerus neutronum = 9 – 4 = 5
Massa centralis ₄Be⁹ = 9,0121 sma
Massa protonica = 1,0078 amu
Massa neutronica = 1,0086 amu
1 amu energiae 931 MeV aequivalet.
Rogatus Energia atomica ligationis ₄Be⁹
Jawab :

Massa protonum et neutronum :
Massa omnium protonum = 4 x 1,0078 amu = 4,0312 amu
Massa omnium neutronum = 5 x 1,0086 amu = 5,043 amu  
Massa protoni et neutronis = 4,0312 amu + 5,043 amu = 9,0742 amu
Massa desiderata :
Massa protonum et neutronum – massa nuclei = 9,0742 amu – 9,0121 amu = 0,0621 amu
Energia emissa = energia atomica ligationis :
0,0621 amu × 931 MeV = 57,82 MeV
Responsum rectum est B.

Descriptio: sma = unitas massae atomicae, sMeV = megaelectronVolt (unitas energiae)

5. Nucleus atomicus uranii ₉₂U²³⁸ = 238,0508 amu. Massa protonica (m²)_p) = 1,0078 amu. Massa neutronica (m²)_n) = 1.0086 sma. (1 sma = 931 MeV) tum energia ligationis atomi uranii est ₉₂U²³⁸ est…

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

Disputatio
Notum est :
Numerus protonum = 92
Numerus neutronum = 238 – 92 = 146
Massa nuclei = 238,0508 amu
Massa protonica = 1,0078 amu
Massa neutronica = 1.0086 amu
Rogatus Energia atomica ligationis ₄Be⁹
Jawab :
Massa protonum et neutronum :
Massa omnium protonum = 92 x 1,0078 amu = 92,7176 amu
Massa omnium neutronum = 146 x 1,0086 amu = 147,2556 amu 
Massa protoni et neutronis = 92,7176 uma + 147,2556 uma = 239,9732 sma
Massa desiderata :
massa protonum et neutronum – massa nuclei = 239,9732 amu – 238,0508 amu = 1,9224 amu
Energia emissa = energia atomica ligationis :
1,9224 amu × 931 MeV = 1789,75 MeV
Responsum rectum est E.

6. Commoda radioisotoporum in vita haec sunt:
(1) ut vestigator fistularum rimarum
(2) ut substitutio instrumentorum chirurgicorum
(3) conservantia ciborum
(4) Cibum celeriter calefacit
Recta sententia est…
A. (1), (2) et (3)
B. (1), (2) et (4)
C. (2), (3) et (4)
D. (1) et (3)
E. (2) et (4)
Disputatio
Responsum rectum est D.

7. Sequentes affirmationes:
(1) radiotherapia
(2) mensura aquae in solo
(3) ut vestigium
(4) aetatem fossilium determinare
Usus radioisotoporum in provincia valetudinis est...
A. (1). (2), (3) et (4)
B. (1), (2) et (3)
C. (1) et (3)
D. (2) et (4)
E. (4)
Disputatio
Responsum rectum est C.

8. Radioisotopum C-14 adhiberi potest ad…
A. functionem glandulae thyroideae detegens
B. efficaciam operis cordis cognoscens
C. cellulas carcinomatosas interficiunt
D. falsificationem ceramicam detegens
E. aetatem fossilium determinando
Disputatio
Responsum rectum est E.

9. Radioisotopus iodi-131 ab hominibus adhibetur ad…
A. detectio glandularum thyroidearum
B. morbum ossium detegere
C. cellulas carcinomatosas interficiunt
D. aetatem fossilium determinare
E. materias inspicere sine eis laesione
Disputatio
Responsum rectum est A.

Fons quaestionis:

Quaestiones Physicae Examinationis Nationalis pro Schola Superiore Superiore/Schola Professionali