6. Ядерная физика

6.1. Определить энергию связи ядра гелия (-частицы).

6.2. Вычислить энергию связи ₄Be⁹. Результат выразить в Дж и МэВ. Вычислить энергию связи на нуклон.

6.3. 1 г урана ₉₂U²³⁸ в равновесии с продуктами его распада выделяет мощность 1,0710^–7Вт. Найти полное количество тепла, выделяемое одним грамм-атомом урана за среднюю продолжительность жизни атомов урана.

6.4. В урановой руде обнаружен ₈₂Рb²⁰⁶. Чему равен возраст урановой руды, если она теперь содержит 0,8 г свинца на каждый грамм ₉₂U²³⁸?

6.5. 1 мг радона выделяет около 70 кал/мин. Рассчитать полную энергию распада. Период полураспада Т = 3,8 суток.

6.6. Сколько выделяется тепла в реакции: ₅B¹⁰ + ₀n¹  ₃Li⁷ + ₂He⁴ + Q? Чему равны кинетические энергии продуктов реакции, если кинетическая энергия ядер очень мала по сравнению с выделенным теплом?

6.7. Показать, что 1 кюри = 3,710¹⁰ распадов в секунду есть активность 0,001 кг ₈₈Ra²²⁶. Этот изотоп имеет период полураспада 1620 лет.

6.8. Какова разница между массой атома водорода и суммой масс протона и электрона?

6.9. Радиоактивное вещество содержит 3,00 мг U³²⁴. Какое количество U³²⁴ останется через 1,5·10⁵ лет? Период полураспада вещества Т = 2,5·10⁵ лет.

6.10. Сколько процентов начального количества вещества актиния Ac²²⁵ распадается через 5 дней? Период полураспада Т = 10 суток.

6.11. За какое время распадается ¼ начального количества вещества ядер радиоактивного элемента, если Т = 24 часа?

6.12. Какая доля начального количества атомов распадается за 1 год в радиоактивном изотопе Th²³⁹. Период полураспада Т = 710³ лет.

6.13. Подводная лодка имеет мощность 14,7 МВт. Топливо –– обогащенный уран (25% U²³⁵). Определить месячный запас горючего, если при делении одного ядра U²³⁵ выделяется энергия 200 эВ.

6.14. Сколько атомов полония распадается за сутки из 1 млн. атомов?

6.15. Определить порядковый номер и атомный вес иония, получающегося из урана в результате двух -превращений и двух -превращений. Изотопом какого элемента является ионий?

6.16. Известно, что тяжелая вода (D₂O) содержится в воде в качестве небольшой примеси. Примерно на каждые 6000 молекул обычной воды приходится 1 молекула тяжелой воды. Какая энергия выделится при сжигании всего дейтерия, содержащегося в одном литре воды в термоядерном реакторе? Какому количеству бензина эквивалентен по энергии 1 л воды, если при сжигании 1 кг бензина выделяется 13 кВтч энергии?

6.17. При интенсивной реакции выделилось 10 ккал тепла. Каково изменение массы реагентов?

6.18. На сколько граммов увеличится масса 1 кг воды при нагревании ее на 100С?

6.19. Найти постоянную распада радия, если время полураспада радия Т = 1550 лет.

6.20. Сколько кубических миллиметров гелия выделяется в результате распада 1 г радия в течение года? Считать, что Не находится при 0С и атмосферном давлении.

6.21. Период полураспада радиофосфора Р³² 15 дней. Найти активность препарата Р³² через 10, 30, 90 дней после его изготовления, если начальная активность 100 мкюри.

6.22. Определить атомный вес дейтерия, если известно, что энергия связи дейтерия равна 2,19 МэВ. Определить также атомный вес дейтерия и атомный вес электрона (атомный вес ядра О¹⁶ принимается за 16).

6.23. Найти энергию, поглощенную при реакции

₇N¹⁴ + ₂He⁴  ₁H¹ + ₈O¹⁷.

6.24. Найти недостающий элемент в реакции

₄Be¹⁰ + X  ₃Li⁷ + ₂He⁴.

Сколько тепла выделяется в этой реакции?

6.25. Относительно медленные протоны с энергией несколько сотен или даже десятков кэВ могут вызывать расщепление лития:

Li⁷ + H¹ → 2He⁴

Какую энергию имеют обе -частицы?

6.26. Активность некоторого препарата уменьшается в 2,5 раза за 7,0 суток. Найти его период полураспада.

6.27. Найти наименьшее значение энергии -кванта для осуществления реакции ₁₂Mg²⁴ (, n).

6.28. Определить возраст древних деревянных предметов, если известно, что удельная активность изотопа С¹⁴ у них составляет 3/5 удельной активности этого изотопа в только что срубленных деревьях. Период полураспада ядер С¹⁴ равен 5570 лет.

6.29. Покоившееся ядро Po²⁰⁰ испустило -частицу с кинетической энергией Т_ = 5,77 МэВ. Найти скорость отдачи дочернего ядра. Какую долю полной энергии, освобождаемой в этом процессе, составляет энергия отдачи дочернего ядра?

6.30. При взрыве водородной бомбы протекает термоядерная реакция образования гелия из дейтерия и трития. Написать уравнение ядерной реакции и найти энергию, выделяющуюся при этой реакции.

ЛИТЕРАТУРА

1. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. — М.: Высшая школа, 1999. — 718 с.

2. Гуревич С.Ю., Шахин Е.Л. — Физика: Учебное пособие для самостоятельной работы студентов. — Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2000, — 130 с.

3. Методические указания к контрольным заданиям по физике/ Составители: В.И. Биглер, А.И. Сопин; Под ред. А.И. Сопина. — Челябинск: Изд-во ЧПИ, 1989. — Ч.3. — 36 с.

4. Соколова Н.М., Биглер В.И. Физика. Конспект лекций. — Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2003. — Ч.3, — 110 с.