Beispill vun enger Physikfro iwwer de Kär vu Fusiounsreaktiounen, atomar Bindungsenergie

9 Beispiller vu Froen an der Kärphysik iwwer Fusiounsreaktiounen an atomar Bindungsenergie

1. Observéiert déi folgend Kärfusiounsreaktioun:
₁H² + ₁H³ → ₂He⁴ + ₀n¹ + E an
Wann d'Mass ₁H² = 2,014 amu, Mass ₁H³ = 3,016 amu, Mass vum α-Partikel = 4,0026 amu a Mass vum Neutron = 1,0084 amu, dann ass déi produzéiert Energie…. (1 amu entsprécht 931 MeV)
A. 18,62 MeV
B. 17,69 MeV
C. 16,76 MeV
D. 15,73 MeV
E. 14,89 MeV
Diskussioun
Mass vun de Reaktanten a Produkter:
Mass vum Reaktant (m_Reaktanten) = 2,014 sma + 3,016 sma = 5,03 sma
Produktmass (m_produk) = 4,0026 sma + 1,0084 sma = 5,011 sma
Masseverloscht während der Reaktioun:
Δm = m_Reaktanten - m_produk
Δm = 5,03 sma - 5,011 sma
Δm = 0,019 sma
D'Mass, déi bei enger Fusiounsreaktioun verluer geet, ass 0,019 amu.
1 Amu entsprécht 931 MeV Energie. 0,019 Amu entsprécht 0,019 x 931 MeV = 17,689 MeV = 17,69 MeV.
Déi richteg Äntwert ass B.

2. Passt op déi folgend Kärreaktiounen op!
₆C¹³ + ₁H² → ₆C¹⁴ + ₁H¹ + Energie
Wann d'Mass vum Kär bekannt ass:
₆C¹³ = 13,0033 sma
₁H² = 2,0141 sma
₆C¹⁴ = 14,0030 sma
₁H¹ = 1,0078 sma
Wann eng Mass vun 1 Amu enger Energie vun 931 MeV entsprécht, dann ass d'Energie, déi an der Kärreaktioun optrieden, ...
A. 5.5860 MeV
B. 6.1446 MeV
C. 6.1412 MeV
D. 6.2320 MeV
E. 6.2377 MeV
Diskussioun
Mass vun de Reaktanten a Produkter:
Mass vum Reaktant (m_Reaktanten) = 13,0033 sma + 2,0141 sma = 15,0174 sma
Produktmass (m_produk) = 14,0030 sma + 1,0078 sma = 15,0108 sma
Masseverloscht während der Reaktioun:
Δm = Reaktant – mProdukt
Δm = 15,0174 sma - 15,0108 sma
Δm = 0,0066 sma
D'Mass, déi bei der Kärreaktioun verluer geet, ass 0,0066 amu.
1 Amu entsprécht 931 MeV Energie. 0,0066 Amu entsprécht 0,0066 x 931 MeV = 6,1446 MeV Energie.
Déi richteg Äntwert ass B.

3. Passt op déi folgend Fusiounsreaktioun op!
Et ass bekannt, datt:
Massa ₁H¹ = 1,0078 sma
Massa ₁d² = 2,01410 sma
Mass = 0,00055 amu
1 Amu = 931 MeV
De Wäert vun E (produzéierter Energie) an der Fusiounsreaktioun ass…

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

Diskussioun

Mass vun de Reaktanten a Produkter :
Mass vum Reaktant (m_Reaktanten) = 1,0078 sma + 1,0078 sma = 2,0156 sma
Produktmass (m_produk) = 2,01410 sma + 0,00055 sma = 2,01465 sma
Masseverloscht während der Reaktioun :
Δm = m_Reaktanten - m_produk
Δm = 2,01560 sma - 2,01465 sma
Δm = 0,00095 sma
D'Mass, déi bei enger Fusiounsreaktioun verluer geet, ass 0,00095 amu.

1 sma ass gläichwäerteg mat Energie sou vill wéi 931 MeV. 0,00095 amu entsprécht enger Energie vun 0,00095 x 931 MeV = 0,88445 MeV.
Déi richteg Äntwert ass B.

Informatiounen:
Amu = Atommasseenheet
MeV = Megaelektronvolt (Eenheet vun Energie).

4. D'Atommass _vun 4Be9 = ^9,0121 amu, d'Protonmass = 1,0078 amu an d'Neutronmass = 1,0086 amu. Wann 1 amu enger Energie vun 931 MeV entsprécht, dann ass d'Bindungsenergie vum ^4Be9 _- Atom ...

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

Diskussioun
D'Mass vun engem Atom ass net gläich wéi déi kombinéiert Mass vun de Protonen, Neutronen an Elektronen, aus deenen den Atom besteet. Wann Protonen, Neutronen an Elektronen reagéieren fir en Atom ze bilden, huet den resultéierenden Atom eng Mass, déi manner ass wéi d'Zomm vun all de Massen vun de Protonen, Elektronen an Neutronen, aus deenen den Atom besteet. Dëst ass well e bësse Mass verluer geet. Déi verluer Mass entsprécht der Energie, déi während dem Bildungsprozess vum Atom fräigesat gëtt. Am Géigendeel brauch et Energie, déi gläich wéi d'Energie ass, déi während dem Bildungsprozess vum Atom fräigesat gëtt, fir den Atom auserneen ze briechen, bis d'Protonen, Neutronen an Elektronen, aus deenen den Atom besteet, vuneneen getrennt sinn. Dës Energiequantitéit ass gläich wéi atomar Bindungsenergie.

Et ass bekannt :
Zuel vun de Protonen = 4
Zuel vun den Neutronen = 9 – 4 = 5
Kärmass ₄Be⁹ = 9,0121 sma
Protonmass = 1,0078 amu
Neutronenmass = 1,0086 amu
1 Amu entsprécht enger Energie vun 931 MeV
Gefrot Atomar Bindungsenergie ₄Be⁹
Jawab :

Mass vu Protonen an Neutronen :
Mass vun alle Protonen = 4 x 1,0078 amu = 4,0312 amu
Mass vun allen Neutronen = 5 x 1,0086 amu = 5,043 amu  
Mass vum Proton an Neutron = 4,0312 amu + 5,043 amu = 9,0742 amu
Mass fehlt :
Mass vu Protonen an Neutronen – Mass vum Kär = 9,0742 amu – 9,0121 amu = 0,0621 amu
Fräigesate Energie = Atombindungsenergie :
0,0621 amu x 931 MeV = 57,82 MeV
Déi richteg Äntwert ass B.

Beschreiwung: sma = Atommasseenheet, sMeV = MegaelektronVolt (Energieeenheet)

5. Wann en Atomkär vun Uran _92U238 = 238,0508 amu ^ass . Wann d'Protonmass (m _p ) = 1,0078 amu ass. Wann d'Neutronmass (m _{n ) = 1.0086 amu} ^ass . (1 amu = 931 MeV), dann ass d'Bindungsenergie vun engem Uran _92U238 Atom ...

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

Diskussioun
Et ass bekannt :
Zuel vun de Protonen = 92
Zuel vun den Neutronen = 238 – 92 = 146
Kärmass = 238,0508 amu
Protonmass = 1,0078 amu
Neutronenmass = 1.0086 amu
Gefrot Atomar Bindungsenergie ₄Be⁹
Jawab :
Mass vu Protonen an Neutronen :
Mass vun alle Protonen = 92 x 1,0078 amu = 92,7176 amu
Mass vun allen Neutronen = 146 x 1,0086 amu = 147,2556 amu 
Mass vum Proton an Neutron = 92,7176 amu + 147,2556 amu = 239,9732 sma
Mass fehlt :
Mass vu Protonen an Neutronen – Mass vum Kär = 239,9732 amu – 238,0508 amu = 1,9224 amu
Fräigesate Energie = Atombindungsenergie :
1,9224 amu x 931 MeV = 1789,75 MeV
Déi richteg Äntwert ass E.

6. D'Virdeeler vu Radioisotopen am Liewen enthalen:
(1) als Tracer vu Leckagen an der Päif
(2) als Ersatz fir chirurgesch Instrumenter
(3) Liewensmëttelkonservéierungsmëttel
(4) Erhëtzt Iessen séier
Déi richteg Ausso ass…
A. (1), (2) an (3)
B. (1), (2) an (4)
C. (2), (3) an (4)
D. (1) an (3)
E. (2) an (4)
Diskussioun
Déi richteg Äntwert ass D.

7. Déi folgend Aussoen:
(1) Strahlentherapie
(2) de Waassergehalt vum Buedem moossen
(3) als Tracer
(4) d'Alter vu Fossilien bestëmmen
D'Benotzung vu Radioisotopen am Gesondheetssecteur ass...
A. (1), (2), (3) an (4)
B. (1), (2) an (3)
C. (1) an (3)
D. (2) an (4)
E. (4)
Diskussioun
Déi richteg Äntwert ass C.

8. De Radioisotop C-14 kann dofir benotzt ginn….
A. d'Funktioun vun der Schilddrüs feststellen
B. d'Effektivitéit vun der Häerzaarbecht kennen
C. Kriibszellen ëmbréngen
D. Detektioun vu Keramikfälschungen
E. d'Altersbestëmmung vu Fossilien
Diskussioun
Déi richteg Äntwert ass E.

9. De Radioisotop Jod-131 gëtt vu Mënsche benotzt fir….
A. Schilddrüsen erkennen
B. Knochenerkrankungen entdecken
C. Kriibszellen ëmbréngen
D. d'Altersbestëmmung vu Fossilien
E. Materialien iwwerpréiwen ouni se ze beschiedegen
Diskussioun
Déi richteg Äntwert ass A.

Quell vun der Fro:

Froen zur nationaler Physikprüfung fir de Lycée/Beruffslycée