संलयन प्रक्रियेचा गाभा असलेल्या अणुबंधन ऊर्जेवरील भौतिकशास्त्राच्या प्रश्नाचे उदाहरण

संलयन अभिक्रिया आणि अणुबंधन ऊर्जेवरील अणुभौतिकशास्त्राच्या प्रश्नांची ९ उदाहरणे

१. खालील अणु संलयन अभिक्रियेचे निरीक्षण करा:
₁H² + ₁H³ → ₂He⁴ + ₀n¹ + ई
जर वस्तुमान ₁H² = २.०१४ एएमयू, वस्तुमान ₁H³ = ३.०१६ amu, अल्फा कणाचे वस्तुमान = ४.००२६ amu आणि न्यूट्रॉनचे वस्तुमान = १.००८४ amu, तर निर्माण झालेली ऊर्जा…. (१ amu म्हणजे ९३१ MeV)
अ. ०.४४ MeV
बी. ०.८८ एमईव्ही
सी. ०.९८ एमईव्ही
डी. १.०२ एमईव्ही
ई. १.४७ एमईव्ही
चर्चा
अभिक्रियाकारक आणि उत्पादनांचे वस्तुमान:
अभिकारकाचे वस्तुमान (m_{अभिक्रियाकारक}) = 2,014 sma + 3,016 sma = 5,03 sma
उत्पादनाचे वस्तुमान (मी)_{उत्पादन}) = 4,0026 sma + 1,0084 sma = 5,011 sma
अभिक्रियेदरम्यान कमी झालेले वस्तुमान:
Δm = m_{अभिक्रियाकारक} - मी_{उत्पादन}
Δm = 5,03 sma – 5,011 sma
Δm = 0,019 sma
संलयन प्रतिक्रियेत कमी झालेले वस्तुमान 0,019 amu आहे.
1 amu म्हणजे 931 MeV ऊर्जा. 0,019 amu म्हणजे 0,019 x 931 MeV = 17,689 MeV = 17,69 MeV.
योग्य उत्तर B आहे.

२. खालील अणुप्रक्रियांकडे लक्ष द्या!
₆C¹³ + ₁H² → ₆C¹⁴ + ₁H¹ + ऊर्जा
जर केंद्रकाचे वस्तुमान ज्ञात असेल तर:
₆C¹³ = २.०१४१० एसएमए
₁H² = २.०१४१० एसएमए
₆C¹⁴ = २.०१४१० एसएमए
₁H¹ = २.०१४१० एसएमए
जर 1 amu वस्तुमान 931 MeV ऊर्जेच्या समतुल्य असेल, तर अणुप्रक्रियेत निर्माण होणारी ऊर्जा...
अ. ०.४४ MeV
बी. ०.८८ एमईव्ही
सी. ०.९८ एमईव्ही
डी. १.०२ एमईव्ही
ई. १.४७ एमईव्ही
चर्चा
अभिक्रियाकारक आणि उत्पादनांचे वस्तुमान:
अभिकारकाचे वस्तुमान (m_{अभिक्रियाकारक}) = 13,0033 sma + 2,0141 sma = 15,0174 sma
उत्पादनाचे वस्तुमान (मी)_{उत्पादन}) = 14,0030 sma + 1,0078 sma = 15,0108 sma
अभिक्रियेदरम्यान कमी झालेले वस्तुमान:
Δm = अभिकारक – उत्पादन
Δm = 15,0174 sma – 15,0108 sma
Δm = 0,0066 sma
अणुप्रक्रियेत 0,0066 amu वस्तुमानाचा ऱ्हास होतो.
1 amu म्हणजे 931 MeV ऊर्जा. 0,0066 amu म्हणजे 0,0066 x 931 MeV = 6,1446 MeV ऊर्जा.
योग्य उत्तर B आहे.

३. खालील संलयन अभिक्रियेकडे लक्ष द्या!
हे ज्ञात आहे की:
मस्सा ₁H¹ = २.०१४१० एसएमए
मस्सा ₁d² = २.०१४१० एसएमए
वस्तुमान = ०.०००५५ एएमयू
१ amu = ९३१ MeV
संलयन अभिक्रियेमध्ये E (निर्माण झालेली ऊर्जा) चे मूल्य… आहे.

अ. ०.४४ MeV
बी. ०.८८ एमईव्ही
सी. ०.९८ एमईव्ही
डी. १.०२ एमईव्ही
ई. १.४७ एमईव्ही

चर्चा

अभिक्रियाकारक आणि उत्पादनांचे वस्तुमान :
अभिकारकाचे वस्तुमान (m_{अभिक्रियाकारक}) = 1,0078 sma + 1,0078 sma = 2,0156 sma
उत्पादनाचे वस्तुमान (मी)_{उत्पादन}) = 2,01410 sma + 0,00055 sma = 2,01465 sma
प्रतिक्रियेदरम्यान वस्तुमान घटले :
Δm = m_{अभिक्रियाकारक} - मी_{उत्पादन}
Δm = 2,01560 sma – 2,01465 sma
Δm = 0,00095 sma
संलयन प्रतिक्रियेत कमी झालेले वस्तुमान 0,00095 amu आहे.

१ एसएमए च्या समतुल्य आहे ऊर्जा 931 MeV पर्यंत. 0,00095 amu हे 0,00095 x 931 MeV = 0,88445 MeV ऊर्जेच्या समतुल्य आहे.
योग्य उत्तर B आहे.

माहिती :
Amu = अणुवस्तुमान एकक
MeV = मेगा इलेक्ट्रॉन व्होल्ट (ऊर्जेचे एकक).

४. गाभ्याचे वस्तुमान ₄Be⁹ = ९.०१२१ amu, प्रोटॉनचे वस्तुमान = १.००७८ amu आणि न्यूट्रॉनचे वस्तुमान १.००८६ amu. जर १ amu हे ९३१ MeV ऊर्जेच्या समतुल्य असेल, तर अणुबंधन ऊर्जा आहे ₄Be⁹ आहे…

अ. ०.४४ MeV
बी. ०.८८ एमईव्ही
सी. ०.९८ एमईव्ही
डी. १.०२ एमईव्ही
ई. १.४७ एमईव्ही

चर्चा
अणूचे वस्तुमान हे अणू बनवणाऱ्या प्रोटॉन, न्यूट्रॉन आणि इलेक्ट्रॉन यांच्या एकत्रित वस्तुमानाएवढे नसते. जेव्हा प्रोटॉन, न्यूट्रॉन आणि इलेक्ट्रॉन अभिक्रिया करून अणू तयार होतो, तेव्हा तयार झालेल्या अणूचे वस्तुमान हे अणू बनवणाऱ्या प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन आणि न्यूट्रॉन यांच्या एकूण वस्तुमानाच्या बेरजेपेक्षा कमी असते. याचे कारण असे की, काही वस्तुमान कमी होते. कमी झालेले वस्तुमान हे अणूच्या निर्मिती प्रक्रियेदरम्यान मुक्त झालेल्या ऊर्जेइतके असते. याउलट, अणू बनवणारे प्रोटॉन, न्यूट्रॉन आणि इलेक्ट्रॉन एकमेकांपासून वेगळे होईपर्यंत अणूचे विघटन करण्यासाठी, अणूच्या निर्मिती प्रक्रियेदरम्यान मुक्त झालेल्या ऊर्जेइतकीच ऊर्जा लागते. ही ऊर्जा समान असते अणू बंधन ऊर्जा.

दिकेताहुई :
प्रोटॉनची संख्या = ९२
न्यूट्रॉनची संख्या = २३८ – ९२ = १४६
गाभ्याचे वस्तुमान ₄Be⁹ = २.०१४१० एसएमए
प्रोटॉनचे वस्तुमान = १.००७८ एएमयू
न्यूट्रॉनचे वस्तुमान = १.००८६ एएमयू
१ amu म्हणजे ९३१ MeV ऊर्जा.
विचारले अणु बंधन ऊर्जा ₄Be⁹
उत्तर :

प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉनचे वस्तुमान :
सर्व प्रोटॉनचे वस्तुमान = ४ x १.००७८ amu = ४.०३१२ amu
सर्व न्यूट्रॉनचे वस्तुमान = ५ x १.००८६ amu = ५.०४३ amu  
प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉनचे वस्तुमान = 4,0312 amu + 5,043 amu = 9,0742 amu
मोठ्या प्रमाणात बेपत्ता :
प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉनचे वस्तुमान – केंद्रकाचे वस्तुमान = 9,0742 amu – 9,0121 amu = 0,0621 amu
मुक्त झालेली ऊर्जा = अणुबंधन ऊर्जा :
०.०६२१ amu x ९३१ MeV = ५७.८२ MeV
योग्य उत्तर B आहे.

वर्णन: sma = अणुवस्तुमान एकक, sMeV = मेगा इलेक्ट्रॉन व्होल्ट (ऊर्जेचे एकक)

५. युरेनियमचे अणु केंद्रक ₉₂U²³⁸ = २३८.०५०८ amu. प्रोटॉन वस्तुमान (m_p) = १.००७८ amu. न्यूट्रॉन वस्तुमान (m_n) = 1.0086 sma. (1 sma = 931 MeV) तर युरेनियम अणूची बंधन ऊर्जा आहे ₉₂U²³⁸ आहे…

अ. ०.४४ MeV
बी. ०.८८ एमईव्ही
सी. ०.९८ एमईव्ही
डी. १.०२ एमईव्ही
ई. १.४७ एमईव्ही

चर्चा
दिकेताहुई :
प्रोटॉनची संख्या = ९२
न्यूट्रॉनची संख्या = २३८ – ९२ = १४६
गाभ्याचे वस्तुमान = २३८.०५०८ एएमयू
प्रोटॉनचे वस्तुमान = १.००७८ एएमयू
न्यूट्रॉनचे वस्तुमान = १.००८६ एएमयू
विचारले अणु बंधन ऊर्जा ₄Be⁹
उत्तर :
प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉनचे वस्तुमान :
सर्व प्रोटॉनचे वस्तुमान = ४ x १.००७८ amu = ४.०३१२ amu
सर्व न्यूट्रॉनचे वस्तुमान = ५ x १.००८६ amu = ५.०४३ amu 
प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉनचे वस्तुमान = ९२.७१७६ amu + १४७.२५५६ amu = २.०१४१० एसएमए
मोठ्या प्रमाणात बेपत्ता :
प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉनचे वस्तुमान – केंद्रकाचे वस्तुमान = २३९.९७३२ एएमयू – २३८.०५०८ एएमयू = १.९२२४ एएमयू
मुक्त झालेली ऊर्जा = अणुबंधन ऊर्जा :
०.०६२१ amu x ९३१ MeV = ५७.८२ MeV
योग्य उत्तर E आहे.

६. जीवसृष्टीमध्ये किरणोत्सर्गी समस्थानिकांचे फायदे खालीलप्रमाणे आहेत:
(1) पाईपमधील गळतीचा शोध घेण्यासाठी
(2) शस्त्रक्रियेच्या उपकरणांना पर्याय म्हणून
(3) अन्न संरक्षक
(4) अन्न पटकन गरम करते
योग्य विधान हे आहे…
अ. (1), (2) आणि (3)
बी. (1), (2) आणि (4)
सी. (2), (3) आणि (4)
डी. (1) आणि (3)
ई. (2) आणि (4)
चर्चा
योग्य उत्तर D आहे.

७. पुढील विधाने:
(1) रेडिएशन थेरपी
(2) मातीतील पाण्याचे प्रमाण मोजा
(3) ट्रेसर म्हणून
(4) जीवाश्मांचे वय निश्चित करा
आरोग्य क्षेत्रात रेडिओआयसोटोपचा वापर...
अ. (1). (2), (3) आणि (4)
बी. (1), (2) आणि (3)
सी. (1) आणि (3)
डी. (2) आणि (4)
ई. (३)
चर्चा
योग्य उत्तर C आहे.

८. सी-१४ या किरणोत्सर्गी समस्थानिकाचा उपयोग यासाठी केला जाऊ शकतो....
अ. थायरॉईड ग्रंथीच्या कार्याचे निदान करणे
ब. हृदयाच्या कार्याची परिणामकारकता जाणून घेणे
C. कर्करोगाच्या पेशी नष्ट करणे
डी. सिरॅमिकमधील बनावटगिरी ओळखणे
ई. जीवाश्मांचे वय निश्चित करणे
चर्चा
योग्य उत्तर E आहे.

९. आयोडीन-१३१ या किरणोत्सर्गी समस्थानिकाचा उपयोग मानवाद्वारे... साठी केला जातो.
अ. थायरॉईड ग्रंथी शोधणे
ब. हाडांच्या रोगाचे निदान करणे
C. कर्करोगाच्या पेशी नष्ट करणे
ड. जीवाश्मांचे वय निश्चित करणे
ई. साहित्याला नुकसान न पोहोचवता त्याची तपासणी करणे.
चर्चा
योग्य उत्तर A आहे.

प्रश्नाचा स्रोत:

वरिष्ठ माध्यमिक/व्यावसायिक उच्च माध्यमिक शाळेसाठी राष्ट्रीय परीक्षेतील भौतिकशास्त्राचे प्रश्न