Mfano wa maswali ya fizikia ya nyuklia kuhusu athari za muunganiko, nishati ya kufunganisha atomiki

Mifano 9 ya maswali ya fizikia ya nyuklia kuhusu athari za muunganiko na nishati ya kufunganisha atomiki

1. Angalia mmenyuko ufuatao wa muunganiko wa nyuklia:
₁H² + ₁H³ → ₂He⁴ + ₀n¹ +E
Ikiwa misa ₁H² = 2,014 amu, uzito ₁H³ = 3,016 amu, uzito wa chembe ya α = 4,0026 amu na uzito wa neutroni = 1,0084 amu, basi nishati inayozalishwa ni…. (amu 1 ni sawa na 931 MeV)
A. 18,62 MeV
B. 17,69 MeV
C. 16,76 MeV
D. 15,73 MeV
E. 14,89 MeV
Majadiliano
Wingi wa vitendanishi na bidhaa:
Uzito wa kitendanishi (m_vitendanishi) = 2,014 sma + 3,016 sma = 5,03 sma
Uzito wa bidhaa (m_bidhaa) = 4,0026 sma + 1,0084 sma = 5,011 sma
Uzito uliopotea wakati wa mmenyuko:
Δm = m_vitendanishi - m_bidhaa
Δm = 5,03 sma - 5,011 sma
Δm = 0,019 sma
Uzito uliopotea katika mmenyuko wa muunganiko ni 0,019 amu.
Amu 1 ni sawa na MeV 931 ya nishati. Amu 0,019 ni sawa na 0,019 x 931 MeV = 17,689 MeV = 17,69 MeV.
Jibu sahihi ni B.

2. Zingatia athari zifuatazo za nyuklia!
₆C¹³ + ₁H² → ₆C¹⁴ + ₁H¹ + nishati
Ikiwa uzito wa kiini unajulikana:
₆C¹³ = 13,0033 sma
₁H² = 2,0141 sma
₆C¹⁴ = 14,0030 sma
₁H¹ = 1,0078 sma
Ikiwa uzito wa amu 1 ni sawa na nishati ya 931 MeV, basi nishati inayotokea katika mmenyuko wa nyuklia ni...
A. 5.5860 MeV
B. 6.1446 MeV
C. 6.1412 MeV
D. 6.2320 MeV
E. 6.2377 MeV
Majadiliano
Wingi wa vitendanishi na bidhaa:
Uzito wa kitendanishi (m_vitendanishi) = 13,0033 sma + 2,0141 sma = 15,0174 sma
Uzito wa bidhaa (m_bidhaa) = 14,0030 sma + 1,0078 sma = 15,0108 sma
Uzito uliopotea wakati wa mmenyuko:
Δm = kitendanishi - mproduct
Δm = 15,0174 sma - 15,0108 sma
Δm = 0,0066 sma
Uzito uliopotea katika mmenyuko wa nyuklia ni 0,0066 amu.
Amu 1 ni sawa na MeV 931 ya nishati. Amu 0,0066 ni sawa na 0,0066 x 931 MeV = 6,1446 MeV ya nishati.
Jibu sahihi ni B.

3. Zingatia mmenyuko ufuatao wa muunganiko!
Inajulikana kwamba:
Massa ₁H¹ = 1,0078 sma
Massa ₁d² = 2,01410 sma
Uzito = 0,00055 amu
1 amu = 931 MeV
Thamani ya E (nishati inayozalishwa) katika mmenyuko wa muunganiko ni…

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

Majadiliano

Wingi wa vitendanishi na bidhaa :
Uzito wa kitendanishi (m_vitendanishi) = 1,0078 sma + 1,0078 sma = 2,0156 sma
Uzito wa bidhaa (m_bidhaa) = 2,01410 sma + 0,00055 sma = 2,01465 sma
Uzito uliopotea wakati wa mmenyuko :
Δm = m_vitendanishi - m_bidhaa
Δm = 2,01560 sma - 2,01465 sma
Δm = 0,00095 sma
Uzito uliopotea katika mmenyuko wa muunganiko ni 0,00095 amu.

sma 1 ni sawa na nguvu hadi 931 MeV. 0,00095 amu ni sawa na nishati ya 0,00095 x 931 MeV = 0,88445 MeV.
Jibu sahihi ni B.

Taarifa:
Amu = kitengo cha uzito wa atomiki
MeV = volti ya elektroni mega (kitengo cha nishati).

4. Uzito wa nyuklia _{wa 4} Be ⁹ = 9,0121 amu, uzito wa protoni = 1,0078 amu na uzito wa neutroni = 1,0086 amu. Ikiwa amu 1 ni sawa na nishati ya 931 MeV, basi nishati ya kuunganisha ya atomi ya ₄ Be ⁹ ni…

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

Majadiliano
Uzito wa atomu si sawa na uzito uliounganishwa wa protoni, neutroni, na elektroni zinazounda atomu. Protoni, neutroni, na elektroni zinapoitikia ili kuunda atomu, atomu inayotokana huwa na uzito mdogo kuliko jumla ya uzito wote wa protoni, elektroni, na neutroni zinazounda atomu. Hii ni kwa sababu uzito fulani hupotea. Uzito uliopotea ni sawa na nishati iliyotolewa wakati wa mchakato wa uundaji wa atomu. Kinyume chake, inachukua nishati sawa na nishati iliyotolewa wakati wa mchakato wa uundaji wa atomu ili kuigawanya atomu hadi protoni, neutroni, na elektroni zinazounda atomu zitenganishwe. Kiasi hiki cha nishati ni sawa na nishati ya kuunganisha atomiki.

Inajulikana :
Idadi ya protoni = 4
Idadi ya neutroni = 9 – 4 = 5
Uzito wa msingi ₄Be⁹ = 9,0121 sma
Uzito wa protoni = 1,0078 amu
Uzito wa nyutroni = 1,0086 amu
Amu 1 ni sawa na nishati ya 931 MeV
Aliuliza : Nishati ya kuunganisha atomiki ₄Be⁹
Jawab :

Uzito wa protoni na neutroni :
Uzito wa protoni zote = 4 x 1,0078 amu = 4,0312 amu
Uzito wa neutroni zote = 5 x 1,0086 amu = 5,043 amu  
Uzito wa protoni na neutroni = 4,0312 amu + 5,043 amu = 9,0742 amu
Misa haipo :
Uzito wa protoni na neutroni - uzito wa kiini = 9,0742 amu - 9,0121 amu = 0,0621 amu
Nishati iliyotolewa = nishati ya kufunga atomiki :
0,0621 amu x 931 MeV = 57,82 MeV
Jibu sahihi ni B.

Maelezo: sma = kitengo cha uzito wa atomiki, sMeV = mega elektroniVolt (kitengo cha nishati)

5. Kiini cha atomiki cha uranium ₉₂ U ²³⁸ = 238,0508 amu. Uzito wa protoni (m _p ) = 1,0078 amu. Uzito wa neutroni (m _n ) = 1.0086 amu. (1 amu = 931 MeV) basi nishati ya kuunganisha ya atomi ya uranium ₉₂ U ²³⁸ ni…

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

Majadiliano
Inajulikana :
Idadi ya protoni = 92
Idadi ya neutroni = 238 – 92 = 146
Uzito wa kiini = 238,0508 amu
Uzito wa protoni = 1,0078 amu
Uzito wa nyutroni = 1.0086 amu
Aliuliza : Nishati ya kuunganisha atomiki ₄Be⁹
Jawab :
Uzito wa protoni na neutroni :
Uzito wa protoni zote = 92 x 1,0078 amu = 92,7176 amu
Uzito wa neutroni zote = 146 x 1,0086 amu = 147,2556 amu 
Uzito wa protoni na neutroni = 92,7176 amu + 147,2556 amu = 239,9732 sma
Misa haipo :
uzito wa protoni na neutroni – uzito wa kiini = 239,9732 amu – 238,0508 amu = 1,9224 amu
Nishati iliyotolewa = nishati ya kufunga atomiki :
1,9224 amu x 931 MeV = 1789,75 MeV
Jibu sahihi ni E.

6. Faida za radioisotopu maishani ni pamoja na:
(1) kama kifuatiliaji cha uvujaji wa mabomba
(2) kama mbadala wa vifaa vya upasuaji
(3) vihifadhi vya chakula
(4) Hupasha chakula joto haraka
Kauli sahihi ni…
A. (1), (2) na (3)
B. (1), (2) na (4)
C. (2), (3) na (4)
D. (1) na (3)
E. (2) na (4)
Majadiliano
Jibu sahihi ni D.

7. Kauli zifuatazo:
(1) tiba ya mionzi
(2) kupima kiwango cha maji ya udongo
(3) kama mfuatiliaji
(4) kubaini umri wa visukuku
Matumizi ya radioisotopu katika sekta ya afya ni...
A. (1). (2), (3) na (4)
B. (1), (2) na (3)
C. (1) na (3)
D. (2) na (4)
E. (4)
Majadiliano
Jibu sahihi ni C.

8. Kifaa cha radioisotopu C-14 kinaweza kutumika kwa….
A. kugundua utendaji kazi wa tezi ya tezi
B. kujua ufanisi wa kazi ya moyo
C. kuua seli za saratani
D. kugundua bidhaa bandia za kauri
E. kubaini umri wa visukuku
Majadiliano
Jibu sahihi ni E.

9. Iodini ya radioisotopu-131 hutumiwa na wanadamu kwa….
A. kugundua tezi za tezi
B. kugundua ugonjwa wa mifupa
C. kuua seli za saratani
D. kubaini umri wa visukuku
E. kukagua vifaa bila kuviharibu
Majadiliano
Jibu sahihi ni A.

Chanzo cha swali:

Maswali ya Fizikia ya Mtihani wa Kitaifa kwa Shule ya Upili ya Wazee/Shule ya Upili ya Ufundi