Вычисли, какая энергия потребовалась бы для разделения m = 1 г ядер углерода C68 на составляющие ядро протоны и нейтроны. Рассчитай, сколько килограммов каменного угля потребуется…
Вычисли, какая энергия потребовалась бы для разделения m = 1 г ядер углерода C68 на составляющие ядро протоны и нейтроны. Рассчитай, сколько килограммов каменного угля потребуется сжечь для получения такой энергии. Удельная теплота сгорания каменного угля равна q = (33 000 кДж/кг. Масса ядра изотопа углерода равна mя = 8,037675 а. е. м. Масса свободного протона равна mp = 1,00728 а. е. м. Масса свободного нейтрона равна mn = 1,00866 а. е. м. (Значение энергии округли до сотых, массу угля округли до десятых). Ответ: энергия, необходимая для расщепления углерода, т. е. E = ⋅1011 Дж. Масса угля my = т.
Для разделения массы ядра углерода на протоны и нейтроны, сначала определим сколько а. е. массы в граммах составляют массы протона и нейтрона:
Масса протона (mp) = 1,00728 г Масса нейтрона (mn) = 1,00866 г
Теперь вычислим массу ядра углерода m = 1 г в а.е. м. Он содержит ~8 протонов и ~8 нейтронов:
m = 8 * mp + 8 * mn = 8 * 1,00728 + 8 * 1,00866 ≈ 16,14 а.е. м.
Теперь, чтобы разделить ядро углерода, необходимо энергии E = 16,14 * 10^12 Дж. Теперь, чтобы определить, сколько килограммов каменного угля потребуется для получения данной энергии, используем удельную теплоту сгорания:
Q = 16,14 * 10^12 Дж q = 33 000 кДж/кг
Тогда масса угля my = Q / q = (16,14 * 10^12) / 33000 ≈ 489090,9 кг, что округляется до 489090,9 кг.
Таким образом, для разделения ядра углерода C6 на составляющие протон и нейтрон понадобится приблизительно 489090,9 кг каменного угля.
