Задание №2035

Чему равен период полураспада радиоактивного элемента, если его активность за 10 дней уменьшилась в 4 раза?

Решение

Дано:
$\frac{N}{N_{0}} = \frac{1}{4}$;
t = 10 дней.
Найти:
T − ?
Решение:
Радиоактивность − превращение нестабильных ядер в другие ядра, сопровождающееся испусканием различных частиц.
Закон радиактивного распада:
$N = N_{0} * 2^{-\frac{t}{T}}$;
$\frac{N}{N_{0}} = \frac{N_{0} * 2^{-\frac{t}{T}}}{N_{0}} = \frac{1}{2}^{\frac{t}{T}} = \frac{1}{2}^{\frac{10}{T}}$;
$\frac{N}{N_{0}} = \frac{1}{4} = \frac{1}{2}^{\frac{10}{T}}$;
$\frac{10}{T} = 2$;
$T = \frac{10}{2} = 5$ суток.
Ответ: 5 суток.

Задание №2036

Расположите ядра в порядке увеличения их удельной энергии связи (см. табл.). Назовите наиболее прочные ядра. Какие ядра самопроизвольно распадаются?

Символ изотопа Энергия связи, МэВ Символ изотопа Энергия связи, МэВ
$^{3}H$ 8,48 $^{14}C$ 105,28
$^{7}Li$ 41,28 $^{56}Fe$ 492,26
$^{9}Be$ 56,5 $^{238}U$ 1801,73
Решение
Энергия связи, МэВ Энергия связи, МэВ Удельная энергия связи
$^{3}H$ 8,48 2,827 ($\frac{8,48}{3}$)
$^{7}Li$ 41,28 5,897 ($\frac{41,28}{7}$)
$^{9}Be$ 56,5 6,278 ($\frac{56,5}{9}$)
$^{14}C$ 105,28 7,52 ($\frac{105,28}{14}$)
$^{238}U$ 1801,73 7,57 ($\frac{1801,73}{238}$)
$^{56}Fe$ 492,26 8,79($\frac{492,26}{56}$)
Более устойчиво то ядро, у которого удельная энергия связи больше. Удельная энергия связи – это энергия связи, приходящаяся на один нуклон. Значит, наиболее прочные ядра у урана $^{238}U$, железа $^{56}Fe$.
Самопроизвольный распад атомного ядра, как правило, происходит в тяжёлых ядрах с массовым числом А ≥ 140 (хотя есть несколько исключений). Таким образом, самопроизвольно распадается уран $^{238}U$.

Задание №2037

Определите число протонов и нейтронов, входящих в состав ядра атома $^{235}_{92}U$.

Решение

Число протонов равно порядковому номеру элемента в периодической таблице Менделеева. Ядро атома имеет 92 протона.
Число нейтронов определяется по формуле N = A – Z, где N − количество нейтронов, A − атомная масса элемента, Z − количество протонов.
N = 235 − 92 = 143 нейтрона.

Задание №2038

Каков состав ядер $^{23}_{11}Na$, $^{12}_{6}C$, $^{27}_{13}Al$,$^{16}_{8}O$,$^{226}_{88}Ra$?

Решение

Число протонов равно порядковому номеру элемента в периодической таблице Менделеева. Число нейтронов определяется по формуле N = A – Z, где N − количество нейтронов, A − атомная масса элемента, Z − количество протонов.
$^{23}_{11}Na$. Ядро атома имеет 11 протонов, 12 нейтронов (N = 23 − 11).
$^{12}_{6}C$. Ядро атома имеет 6 протонов, 6 нейтронов (N = 12 − 6).
$^{27}_{13}Al$. Ядро атома имеет 13 протонов, 14 нейтронов (N = 27 − 13).
$^{16}_{8}O$. Ядро атома имеет 8 протонов, 8 нейтронов (N = 16 − 8).
$^{226}_{88}Ra$. Ядро атома имеет 88 протонов, 138 нейтронов (N = 226 − 88).

Задание №2039

Для ядра атома железа $^{56}_{26}Fe$ определите число протонов и нейтронов.

Решение

Число протонов равно порядковому номеру элемента в периодической таблице Менделеева. Число нейтронов определяется по формуле N = A – Z, где N − количество нейтронов, A − атомная масса элемента, Z − количество протонов.
$^{56}_{26}Fe$. Ядро атома имеет 26 протонов, 30 нейтронов (N = 56 − 26).

Задание №2040

Определите состав ядер $^{6}_{3}Li$, $^{210}_{84}Po$, $^{24}_{12}Mg$,$^{107}_{47}Ag$.

Решение

Число протонов равно порядковому Номеру элемента в периодической таблице Менделеева. Число нейтронов определяется по формуле N = A – Z, где N − количество нейтронов, A − атомная масса элемента, Z − количество протонов.
$^{6}_{3}Li$. Ядро атома имеет 3 протона, 3 нейтрона (N = 6 − 3).
$^{210}_{84}Po$. Ядро атома имеет 84 протона, 126 нейтронов (N = 210 − 84).
$^{24}_{12}Mg$. Ядро атома имеет 12 протонов, 12 нейтронов (N = 24 − 12).
$^{107}_{47}Ag$. Ядро атома имеет 47 протонов, 60 нейтронов (N = 107 − 47).

Задание №2041

В чём различие процессов деления ядер урана в реакторе и в атомной бомбе?

Решение

В ядерном реакторе осуществляется управляемая цепная реакция деления ядер, в атомной бомбе − неуправляемый процесс деления атомных ядер.

Задание №2042

На рисунке 331 изображён атомный реактор. Назовите указанные на рисунке его составные части и их назначение. Почему интенсивность цепной реакции в реакторе регулируется перемещением стержней из кадмия?
рис. 331

Решение

В активной зоне находится ядерное топливо в виде урановых стержней (1) и замедлитель нейтронов (2). Замедлитель (обычная или тяжёлая вода, графит, бериллий) используется для торможения нейтронов, чтобы произошла реакция деления. Сталкиваясь с атомами замедлителя, нейтрон отдаёт им свою энергию и его скорость падает. Такие медленные нейтроны, выйдя из слоя замедлителя, потом очень эффективно разваливают ядра урана на осколки. Вода используется и как теплоноситель, отводя тепло от ядерного горючего, но поглощает радиацию.
Для управления реакцией служат регулирующие стержни, эффективно поглощающие нейтроны. При их полном погружении в активную зону цепная реакция идти не может, что и используется для аварийной остановки энергетического блока. Для запуска реактора регулирующие стержни постепенно выводят из активной зоны до тех пор, пока не начнётся цепная реакция деления ядер урана. При выдвижении такого стержня из реактора коэффициент размножения нейтронов увеличивается, что приводит к нарастанию скорости ядерной реакции.

Задание №2043

С какой целью в атомные реакторы помещают графит; тяжёлую воду?

Решение

Графит, тяжёлую воду помещают в атомные реакторы с целью замедления нейтронов для увеличения вероятности осуществления ядерной реакции деления. Радиус действия "ядерных сил", которые захватывают нейтрон, небольшой. И чтобы эти силы смогли успеть захватить нейтрон, попавший в радиус их действия и притянуть его к ядру, надо чтобы нейтрон был достаточно медленным. Иначе он просто успеет вылететь из зоны действия "ядерных сил" и никакой реакции не произойдёт.

Задание №2044

Нейтроны вызывают деление ядер урана. Можно ли для этого использовать α−частицы? Почему?

Решение

Нейтроны не имеют заряда. Поэтому они беспрепятственно проникают в атомные ядра и вызывают их изменения.
α−частицы не вызывают деление ядер урана. При изменении числа нейтронов меняется лишь массовое число частиц, новый элемент не образуется, как и изотоп. В противном случае реакции бы не было.

Задание №2045

В ядерной физике говорят о дефекте массы при образовании ядер атомов. Не противоречит ли это у закону сохранения массы вещества? Почему?

Решение

Дефект массы при образовании ядер атомов не противоречит закону сохранения массы вещества. Изменение массы зависит от изменения энергии. Дефект массы касается внутриядерных сил. Например, когда ядро атома, поглотив нейтрон, делится на два осколка, то сумма масс этих осколков меньше массы ядра которое разделилось. Разница масс переходит из состояния вещества в состояние энергии.

Задание №2046

Рассчитайте массу (в а.е. м. с точностью до целых чисел) и заряд (в элементарных зарядах) ядер атомов следующих элементов: $^{9}_{4}Be$, $^{12}_{6}C$, $^{6}_{3}Li$. Сколько электронов содержится в атоме каждого из этих химических элементов?

Решение

$^{9}_{4}Be$. Масса 9 а.е.м. Заряд 4 элементарных зарядов.
$^{12}_{6}C$. Масса 12 а.е.м. Заряд 6 элементарных зарядов.
$^{6}_{3}Li$. Масса 6 а.е.м. Заряд 3 элементарных заряда.
Если атом находится в нейтральном состоянии, то количество электронов в нём равно количеству протонов. Таким образом,
$^{9}_{4}Be$ содержит 4 электрона.
$^{12}_{6}C$ содержит 6 электронов.
$^{6}_{3}Li$ содержит 3 электрона.