फ्युजन प्रतिक्रियाहरूको मूल, परमाणु बन्धन ऊर्जामा भौतिकशास्त्र प्रश्नको उदाहरण

फ्युजन प्रतिक्रिया र आणविक बन्धन ऊर्जामा आणविक भौतिकी प्रश्नहरूको ९ उदाहरणहरू

१. निम्न आणविक संलयन प्रतिक्रिया अवलोकन गर्नुहोस्:
₁H² + ₁H³ → ₂He⁴ + ₀n¹ + ई
यदि पिण्ड ₁H² = २.०१४ amu, पिण्ड ₁H³ = ३.०१६ amu, α कणको द्रव्यमान = ४.००२६ amu र न्यूट्रोनको द्रव्यमान = १.००८४ amu, त्यसपछि उत्पादन हुने ऊर्जा हुन्छ .... (१ amu ९३१ MeV बराबर हुन्छ)
A. ०.४४ MeV
ख. ०.८८ मेगावाट
C. ०.९८ मेगावाट
घ. १.०२ मेगावाट
E. १.४७ MeV
छलफल
अभिकर्ता र उत्पादनहरूको द्रव्यमान:
अभिकर्ताको द्रव्यमान (m_{प्रतिक्रियाशील पदार्थहरू}) = 2,014 sma + 3,016 sma = 5,03 sma
उत्पादन भार (मिलिमिटर)_{उत्पादन}) = 4,0026 sma + 1,0084 sma = 5,011 sma
प्रतिक्रियाको क्रममा हराएको पिण्ड:
Δm = मि_{प्रतिक्रियाशील पदार्थहरू} - मि_{उत्पादन}
Δm = 5,03 sma - 5,011 sma
Δm = ०.०००९५ sma
फ्युजन प्रतिक्रियामा हराएको द्रव्यमान ०.०००९५ amu हुन्छ।
१ amu भनेको ९३१ MeV ऊर्जा बराबर हो। ०.०१९ amu भनेको ०.०१९ x ९३१ MeV = १७.६८९ MeV = १७.६९ MeV बराबर हो।
सही उत्तर B हो।

२. निम्न आणविक प्रतिक्रियाहरूमा ध्यान दिनुहोस्!
₆C¹³ + ₁H² → ₆C¹⁴ + ₁H¹ + ऊर्जा
यदि केन्द्रकको पिण्ड थाहा छ भने:
₆C¹³ = २.०१४१० sma
₁H² = २.०१४१० sma
₆C¹⁴ = २.०१४१० sma
₁H¹ = २.०१४१० sma
यदि १ अमुको पिण्ड ९३१ मेगावाटको ऊर्जा बराबर हुन्छ भने, आणविक प्रतिक्रियामा हुने ऊर्जा...
A. ०.४४ MeV
ख. ०.८८ मेगावाट
C. ०.९८ मेगावाट
घ. १.०२ मेगावाट
E. १.४७ MeV
छलफल
अभिकर्ता र उत्पादनहरूको द्रव्यमान:
अभिकर्ताको द्रव्यमान (m_{प्रतिक्रियाशील पदार्थहरू}) = 13,0033 sma + 2,0141 sma = 15,0174 sma
उत्पादन भार (मिलिमिटर)_{उत्पादन}) = 14,0030 sma + 1,0078 sma = 15,0108 sma
प्रतिक्रियाको क्रममा हराएको पिण्ड:
Δm = अभिक्रियाक – mउत्पादन
Δm = 15,0174 sma - 15,0108 sma
Δm = ०.०००९५ sma
आणविक प्रतिक्रियामा हराएको द्रव्यमान ०.००६६ amu छ।
१ amu भनेको ९३१ MeV ऊर्जा बराबर हो। ०.००६६ amu भनेको ०.००६६ x ९३१ MeV = ६.१४४६ MeV ऊर्जा बराबर हो।
सही उत्तर B हो।

३. निम्न फ्युजन प्रतिक्रियामा ध्यान दिनुहोस्!
यो ज्ञात छ कि:
मासा ₁H¹ = २.०१४१० sma
मासा ₁d² = २.०१४१० sma
पिण्ड = ०.०००५५ amu
१ अमु = ९३१ मेगावाट
फ्युजन प्रतिक्रियामा E (उत्पादित ऊर्जा) को मान... हो।

A. ०.४४ MeV
ख. ०.८८ मेगावाट
C. ०.९८ मेगावाट
घ. १.०२ मेगावाट
E. १.४७ MeV

छलफल

अभिकर्ता र उत्पादनहरूको पिण्ड :
अभिकर्ताको द्रव्यमान (m_{प्रतिक्रियाशील पदार्थहरू}) = 1,0078 sma + 1,0078 sma = 2,0156 sma
उत्पादन भार (मिलिमिटर)_{उत्पादन}) = 2,01410 sma + 0,00055 sma = 2,01465 sma
प्रतिक्रियाको क्रममा पिण्ड हराएको :
Δm = मि_{प्रतिक्रियाशील पदार्थहरू} - मि_{उत्पादन}
Δm = 2,01560 sma - 2,01465 sma
Δm = ०.०००९५ sma
फ्युजन प्रतिक्रियामा हराएको द्रव्यमान ०.०००९५ amu हुन्छ।

१ sma बराबर छ ऊर्जा ९३१ MeV जति। ०.०००९५ amu भनेको ०.०००९५ x ९३१ MeV = ०.८८४४५ MeV को ऊर्जा बराबर हो।
सही उत्तर B हो।

जानकारी:
अमु = परमाणु द्रव्यमान एकाइ
MeV = मेगा इलेक्ट्रोन भोल्ट (ऊर्जाको एकाइ)।

४. कोर पिण्ड ₄Be⁹ = ९.०१२१ amu, प्रोटोन द्रव्यमान = १.००७८ amu र न्यूट्रोन द्रव्यमान १.००८६ amu। यदि १ amu ९३१ MeV को ऊर्जा बराबर छ भने, परमाणु बन्धन ऊर्जा हुन्छ ₄Be⁹ हो…

A. ०.४४ MeV
ख. ०.८८ मेगावाट
C. ०.९८ मेगावाट
घ. १.०२ मेगावाट
E. १.४७ MeV

छलफल
परमाणुको द्रव्यमान प्रोटोन, न्यूट्रोन र परमाणु बनाउने इलेक्ट्रोनको संयुक्त द्रव्यमान बराबर हुँदैन। जब प्रोटोन, न्यूट्रोन र इलेक्ट्रोनले परमाणु बनाउन प्रतिक्रिया गर्छन्, परिणामस्वरूप परमाणुको द्रव्यमान परमाणु बनाउने प्रोटोन, इलेक्ट्रोन र न्यूट्रोनको सबै द्रव्यमानको योगफल भन्दा कम हुन्छ। यो किनभने केही द्रव्यमान हराएको छ। हराएको द्रव्यमान परमाणुको गठन प्रक्रियाको क्रममा निस्कने ऊर्जा बराबर हुन्छ। यसको विपरीत, परमाणु बनाउने प्रोटोन, न्यूट्रोन र इलेक्ट्रोनहरू एकअर्काबाट अलग नभएसम्म परमाणुलाई तोड्न परमाणुको गठन प्रक्रियाको क्रममा निस्कने ऊर्जा बराबर ऊर्जा लाग्छ। यो मात्रा ऊर्जा बराबर छ। आणविक बन्धन ऊर्जा.

यो थाहा छ :
प्रोटोनको संख्या = ९२
न्यूट्रोनको संख्या = २३८ – ९२ = १४६
कोर पिण्ड ₄Be⁹ = २.०१४१० sma
प्रोटोन पिण्ड = १.००७८ amu
न्युट्रोन पिण्ड = १.००८६ amu
१ अमु ९३१ मेगावाटको ऊर्जा बराबर हुन्छ
सोधियो : परमाणु बन्धन ऊर्जा ₄Be⁹
जावाब :

प्रोटोन र न्यूट्रोनको पिण्ड :
सबै प्रोटोनहरूको पिण्ड = ४ x १.००७८ amu = ४.०३१२ amu
सबै न्यूट्रोनको पिण्ड = ५ x १.००८६ amu = ५.०४३ amu  
प्रोटोन र न्यूट्रोनको पिण्ड = ४.०३१२ amu + ५.०४३ amu = ९.०७४२ amu
पिण्ड हराइरहेको छ :
प्रोटोन र न्यूट्रोनको पिण्ड - न्यूक्लियसको पिण्ड = ९.०७४२ amu - ९.०१२१ amu = ०.०६२१ amu
निष्कासित ऊर्जा = परमाणु बन्धन ऊर्जा :
०.०६२१ amu x ९३१ MeV = ५७.८२ MeV
सही उत्तर B हो।

विवरण: sma = परमाणु द्रव्यमान एकाइ, sMeV = मेगा इलेक्ट्रोन भोल्ट (ऊर्जा एकाइ)

५. युरेनियमको परमाणु केन्द्रक ₉₂U²³⁸ = २३८.०५०८ amu। प्रोटोन पिण्ड (मि._p) = १.००७८ amu। न्यूट्रोन पिण्ड (m_n) = १.००८६ sma. (१ sma = ९३१ MeV) भने युरेनियम परमाणुको बन्धन ऊर्जा हुन्छ ₉₂U²³⁸ हो…

A. ०.४४ MeV
ख. ०.८८ मेगावाट
C. ०.९८ मेगावाट
घ. १.०२ मेगावाट
E. १.४७ MeV

छलफल
यो थाहा छ :
प्रोटोनको संख्या = ९२
न्यूट्रोनको संख्या = २३८ – ९२ = १४६
कोर पिण्ड = २३८.०५०८ amu
प्रोटोन पिण्ड = १.००७८ amu
न्युट्रोन पिण्ड = १.००८६ amu
सोधियो : परमाणु बन्धन ऊर्जा ₄Be⁹
जावाब :
प्रोटोन र न्यूट्रोनको पिण्ड :
सबै प्रोटोनहरूको पिण्ड = ४ x १.००७८ amu = ४.०३१२ amu
सबै न्यूट्रोनको पिण्ड = ५ x १.००८६ amu = ५.०४३ amu 
प्रोटोन र न्यूट्रोनको पिण्ड = ९२.७१७६ amu + १४७.२५५६ amu = २.०१४१० sma
पिण्ड हराइरहेको छ :
प्रोटोन र न्यूट्रोनको द्रव्यमान - न्यूक्लियसको द्रव्यमान = २३९.९७३२ amu - २३८.०५०८ amu = १.९२२४ amu
निष्कासित ऊर्जा = परमाणु बन्धन ऊर्जा :
०.०६२१ amu x ९३१ MeV = ५७.८२ MeV
सही उत्तर E हो।

६. जीवनमा रेडियोआइसोटोपका फाइदाहरू समावेश छन्:
(१) पाइप चुहावटको ट्रेसरको रूपमा
(२) शल्यक्रिया उपकरणहरूको विकल्पको रूपमा
(३) खाद्य संरक्षकहरू
(४) खाना छिटो तताउँछ
सही कथन हो…
क. (१), (२) र (३)
ख. (१), (२) र (४)
ग. (१), (३) र (४)
घ. (२) र (४)
ङ. (२) र (३)
छलफल
सही उत्तर D हो।

७. निम्न कथनहरू:
(१) विकिरण उपचार
(२) माटोमा पानीको मात्रा नाप्ने
(३) ट्रेसरको रूपमा
(४) जीवाश्महरूको उमेर निर्धारण गर्नुहोस्
स्वास्थ्य क्षेत्रमा रेडियोआइसोटोपको प्रयोग...
क. (१). (२), (३) र (४)
ख. (१), (२) र (४)
ग. (१) र (४)
घ. (२) र (४)
ङ. (५)
छलफल
सही उत्तर C हो।

८. रेडियो आइसोटोप C-१४ ... को लागि प्रयोग गर्न सकिन्छ।
A. थाइराइड ग्रन्थिको कार्य पत्ता लगाउने
ख. मुटुको कामको प्रभावकारिता जान्नु
C. क्यान्सर कोषहरूलाई मार्छ
घ. सिरेमिकको नक्कली पत्ता लगाउने
E. जीवाश्महरूको उमेर निर्धारण गर्ने
छलफल
सही उत्तर E हो।

९. रेडियोआइसोटोप आयोडिन-१३१ मानिसहरूले ... को लागि प्रयोग गर्छन्।
A. थाइराइड ग्रन्थी पत्ता लगाउने
ख. हड्डीको रोग पत्ता लगाउने
C. क्यान्सर कोषहरूलाई मार्छ
घ. जीवाश्महरूको उमेर निर्धारण गर्ने
E. सामग्रीहरूलाई क्षति नगरी निरीक्षण गर्ने
छलफल
सही उत्तर A हो।

प्रश्न स्रोत:

सिनियर हाई स्कूल/भोकेसनल हाई स्कूलको लागि राष्ट्रिय परीक्षा भौतिकशास्त्र प्रश्नहरू