Пример за прашање од физиката за јадрото на реакциите на фузија, енергија на врзување на атомите

9 примери на прашања од нуклеарна физика за реакции на фузија и енергија на врзување на атомите

1. Набљудувајте ја следната реакција на нуклеарна фузија:
₁H² + ₁H³ → ₂He⁴ + ₀n¹ + Е
Ако масата ₁H² = 2,014 амус, маса ₁H³ = 3,016 амус, маса на α честичка = 4,0026 амус и маса на неутрон = 1,0084 амус, тогаш произведената енергија е…. (1 амус е еквивалентно на 931 MeV)
А. 18,62 MeV
Б. 17,69 MeV
C. 16,76 MeV
D. 15,73 MeV
E. 14,89 MeV
Дискусија
Маса на реактанти и производи:
Маса на реактантот (м_{реактанти}) = 2,014 sma + 3,016 sma = 5,03 sma
Маса на производот (м_продук) = 4,0026 sma + 1,0084 sma = 5,011 sma
Изгубена маса за време на реакцијата:
Δm = m_{реактанти} - м_продук
Δm = 5,03 sma – 5,011 sma
Δm = 0,019 sma
Масата што се губи во реакцијата на фузија е 0,019 амус.
1 amu е еквивалентно на 931 MeV енергија. 0,019 amu е еквивалентно на 0,019 x 931 MeV = 17,689 MeV = 17,69 MeV.
Точниот одговор е Б.

2. Обрнете внимание на следните нуклеарни реакции!
₆C¹³ + ₁H² → ₆C¹⁴ + ₁H¹ + енергија
Ако масата на јадрото е позната:
₆C¹³ = 13,0033 сма
₁H² = 2,0141 сма
₆C¹⁴ = 14,0030 сма
₁H¹ = 1,0078 сма
Ако маса од 1 amu е еквивалентна на енергија од 931 MeV, тогаш енергијата што се јавува во нуклеарната реакција е...
А. 5.5860 MeV
Б. 6.1446 MeV
C. 6.1412 MeV
D. 6.2320 MeV
E. 6.2377 MeV
Дискусија
Маса на реактанти и производи:
Маса на реактантот (м_{реактанти}) = 13,0033 sma + 2,0141 sma = 15,0174 sma
Маса на производот (м_продук) = 14,0030 sma + 1,0078 sma = 15,0108 sma
Изгубена маса за време на реакцијата:
Δm = реактант – mпроизвод
Δm = 15,0174 sma – 15,0108 sma
Δm = 0,0066 sma
Масата изгубена во нуклеарната реакција е 0,0066 амус.
1 amu е еквивалентно на 931 MeV енергија. 0,0066 amu е еквивалентно на 0,0066 x 931 MeV = 6,1446 MeV енергија.
Точниот одговор е Б.

3. Обрнете внимание на следната реакција на фузија!
Познато е дека:
Маса ₁H¹ = 1,0078 сма
Маса ₁d² = 2,01410 сма
Маса = 0,00055 амус
1 амус = 931 MeV
Вредноста на E (произведена енергија) во реакцијата на фузија е…

А. 0,44 MeV
Б. 0,88 MeV
C. 0,98 MeV
D. 1,02 MeV
E. 1,47 MeV

Дискусија

Маса на реактанти и производи :
Маса на реактантот (м_{реактанти}) = 1,0078 sma + 1,0078 sma = 2,0156 sma
Маса на производот (м_продук) = 2,01410 sma + 0,00055 sma = 2,01465 sma
Изгубена маса за време на реакцијата :
Δm = m_{реактанти} - м_продук
Δm = 2,01560 sma – 2,01465 sma
Δm = 0,00095 sma
Масата што се губи во реакцијата на фузија е 0,00095 амус.

1 sma е еквивалентно на енергии дури 931 MeV. 0,00095 amu е еквивалентно на енергија од 0,00095 x 931 MeV = 0,88445 MeV.
Точниот одговор е Б.

Информации:
Аму = атомска единица за маса
MeV = мега електрон волт (единица за енергија).

4. Јадрената маса _на 4Be9 = ^9,0121 amu, протонската маса = 1,0078 amu и неутронската маса = 1,0086 amu. Ако 1 amu е еквивалентно на енергија од 931 MeV, тогаш енергијата на врзување на атомот _4Be9 е ^…

А. 51,39 MeV
Б. 57,82 MeV
C. 62,10 MeV
D. 90,12 MeV
E. 90,74 MeV

Дискусија
Масата на атомот не е еднаква на комбинираната маса на протоните, неутроните и електроните што го сочинуваат атомот. Кога протоните, неутроните и електроните реагираат за да формираат атом, добиениот атом има маса помала од збирот на сите маси на протоните, електроните и неутроните што го сочинуваат атомот. Ова е затоа што се губи дел од масата. Изгубената маса е еквивалентна на енергијата ослободена за време на процесот на формирање на атомот. Обратно, потребна е енергија еднаква на енергијата ослободена за време на процесот на формирање на атомот за да се раздели атомот сè додека протоните, неутроните и електроните што го сочинуваат атомот не се одвојат едни од други. Оваа количина на енергија е еднаква на атомска енергија на врзување.

Тоа е познато :
Број на протони = 4
Број на неутрони = 9 – 4 = 5
Јадрена маса ₄Be⁹ = 9,0121 сма
Протонска маса = 1,0078 амус
Неутронска маса = 1,0086 амус
1 amu е еквивалентно на енергија од 931 MeV
Праша : Атомска енергија на врзување ₄Be⁹
Џаваб :

Маса на протони и неутрони :
Маса на сите протони = 4 x 1,0078 амус = 4,0312 амус
Маса на сите неутрони = 5 x 1,0086 амус = 5,043 амус  
Маса на протон и неутрон = 4,0312 амус + 5,043 амус = 9,0742 амус
Маса недостасува :
Маса на протони и неутрони – маса на јадро = 9,0742 амус – 9,0121 амус = 0,0621 амус
Ослободена енергија = енергија на врзување на атомите :
0,0621 амус х 931 MeV = 57,82 MeV
Точниот одговор е Б.

Опис: sma = атомска единица за маса, sMeV = мега електронволт (единица за енергија)

^5. Атомско јадро на ураниум _{92U238 =} ^238,0508 амус. Маса на протон (m₂p ₎ = 1,0078 амус. Маса на неутрони (m₂n ₎ = 1.0086 амус. (1 амус = 931 MeV) , тогаш енергијата на врзување на атомот на ураниум 92U238 _е …

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

Дискусија
Тоа е познато :
Број на протони = 92
Број на неутрони = 238 – 92 = 146
Јадро маса = 238,0508 амус
Протонска маса = 1,0078 амус
Неутронска маса = 1.0086 амус
Праша : Атомска енергија на врзување ₄Be⁹
Џаваб :
Маса на протони и неутрони :
Маса на сите протони = 92 x 1,0078 амус = 92,7176 амус
Маса на сите неутрони = 146 x 1,0086 амус = 147,2556 амус 
Маса на протон и неутрон = 92,7176 амус + 147,2556 амус = 239,9732 сма
Маса недостасува :
маса на протони и неутрони – маса на јадро = 239,9732 амус – 238,0508 амус = 1,9224 амус
Ослободена енергија = енергија на врзување на атомите :
1,9224 амус х 931 MeV = 1789,75 MeV
Точниот одговор е Е.

6. Придобивките од радиоизотопите во животот вклучуваат:
(1) како трагач за протекување на цевки
(2) како замена за хируршки инструменти
(3) конзерванси за храна
(4) Брзо ја загрева храната
Точната изјава е…
А. (1), (2) и (3)
Б. (1), (2) и (4)
C. (2), (3) и (4)
Г. (1) и (3)
Е. (2) и (4)
Дискусија
Точниот одговор е Д.

7. Следните изјави:
(1) радиотерапија
(2) мерење на содржината на вода во почвата
(3) како трасер
(4) одредување на староста на фосилите
Употребата на радиоизотопи во здравствениот сектор е...
А. (1). (2), (3) и (4)
Б. (1), (2) и (3)
C. (1) и (3)
Г. (2) и (4)
E. (4)
Дискусија
Точниот одговор е Ц.

8. Радиоизотопот C-14 може да се користи за….
A. откривање на функцијата на тироидната жлезда
Б. познавање на ефикасноста на работата на срцето
C. уништување на клетките на ракот
Г. откривање на фалсификување на керамика
E. одредување на староста на фосилите
Дискусија
Точниот одговор е Е.

9. Радиоизотопот јод-131 го користат луѓето за….
А. откривање на тироидни жлезди
Б. откривање на коскени заболувања
C. уништување на клетките на ракот
Г. одредување на староста на фосилите
E. проверка на материјалите без нивно оштетување
Дискусија
Точниот одговор е А.

Извор на прашањето:

Прашања по физика за државни испити за средно училиште/стручно средно училиште