- •Кафедра фізики та прикладної механіки
- •Херсон - 2011
- •Іі семестр 2011-2012 н.Р.
- •Індивідуальні домашні завдання.
- •Модуль 1 "Механіка" Мікромодуль 1м1 "Кінематика"
- •Модуль 1 "Механіка" Мікромодуль 2м1 "Динаміка" Питання для самоконтролю
- •Модуль I «Механика» Микромодуль 1м3 «Элементы гидроаэродинамики» Вопросы для самоконтроля .
- •Задачи для аудиторного и индивидуального решения Примеры решения задач
- •По уравнению Бернулли
- •Задача 2.
- •Задачи аудиторного и индивидуального решения.
- •Справочные данные Плотность ρ твердых тел и жидкостей
- •Задачі для самостійного та індивідуального розв'язання.
- •2.1. Молекулярно - кінетична теорія ідеальних газів.
- •2.2. Термодинаміка
- •3.1. Електростатика
- •3.2. Постійний струм
- •Довідкові таблиці
- •Магнетизм. Приклади розв’язку задач.
- •Задачі для самостійного розв'язання.
- •3.3. Магнітне поле струмів.
- •3.4. Частинка у магнітному полі
- •3.5. Ерс індукції і самоіндукції
- •Период решетки найдем из формулы условия максимума
- •Ввиду того, что для максимума 1-го порядка угол мал, можно принять
- •Вычислим
- •Задачи для самостоятельного и индивидуального решения
- •4.1. Гармонические колебания
- •4.2. Электрический колебательный контур
- •4.3. Волны
- •4.4. Дифракция света
- •4.5. Тепловое излучение
- •Практические занятия Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного и индивидуального решения
- •Справочные таблицы
- •1. Масса покоя некоторых частиц, а.Е.М. Электрон - 0,00055 Нейтрон - 1,00867
- •2. Массы нейтральных атомов некоторых изотопов, а.Е.М.
Практические занятия Примеры решения задач
Задача 1. Определить энергию, выделяемую при делении ядер урана 92U235 массой m = 1 кг. При делении одного ядра выделяется энергия =200 МэВ.
Решение. При делении урана выделится энергия
Е = N, (1)
где N — число атомов (ядер).
Число ядер в данной массе m урана найдем из формулы:
, (2)
где M — молярная масса; na — число Авогадро.
Подставляем выражение N из (2) в формулу (1):
. (3)
Выпишем числовые значения величин в СИ: m=1кг; M=23510-3 кг/моль; NА=6,021023 моль-1; =200 МэВ=2001,6010-13 Дж=3,2010-11 Дж.
Проверим единицы величин правой и левой частей формулы (3):
Дж=кг/(кгмоль-1) моль-1Дж; Дж=Дж.
Вычислим
Задача 2. Определить дефект массы m и энергию связи Е ядра атома бора 5В10.
Решение. Дефект массы ядра представляет собой разность массы нуклонов (протонов и нейтронов), составляющих ядро, и массы ядра и определяется по формуле
m = Zmp + (A— Z) тп — тя, (1)
где Z — зарядовое число (число протонов в ядре); тр —масса протона; А — массовое число (общее число нуклонов в ядре); (A —Z) — число нейтронов в ядре; тп — масса нейтрона; тя — масса ядра.
Числа Z и А указываются при написании символа элемента: Z — слева внизу; А — справа вверху.
В данном случае для бора Z = 5, А=10.
Массу ядра найдем по формуле
тя= та— Zme, (2)
где та — масса нейтрального атома; те — масса электрона.
Чтобы не вычислять каждый раз массу ядра, преобразуем формулу (1) с учетом (2):
, (3)
где — масса нейтрального атома водорода.
Из табл. 1 и 2 выпишем: =1,00783 а.е.м. *, mn= 1,00867 а.е. м., ma = 10,01294 а. е. м.
Подставим числовые значения в (3) и вычислим дефект массы ядра бора m=51,00783 а.е.м. + (10-5)1,00867 а.е.м. - 10,01294 а.е.м. = 0,06956 а.е.м.
Энергия связи ядра — энергия, выделяющаяся при образовании ядра в виде электромагнитного излучения, определяется по формуле
Е = mс2, (4)
где с — скорость света в вакууме.
Если энергию связи Е выражать в мегаэлектрон-вольтах, дефект массы ядра m в атомных единицах, то формула (4) принимает вид
Е = 931 m, (5)
где 931 — коэффициент, показывающий, какая энергия в мегаэлектрон-вольтах соответствует массе в 1 а. е. м.
Подставив значение в m (4), вычислим энергию связи: Е =9310.06956 МэВ = 64,8 МэВ.
Задача 3. Вычислить энергию ядерной реакции
8О16 + 1Н2 7N14 + 2He4.
Выделяется или поглощается эта энергия?
Решение. Энергию ядерной реакции определяем по формуле
Е = 931m, (1)
где m — изменение массы при реакции, т.е. разность между массой частиц, вступивших в реакцию, и массой частиц, образовавшихся в результате реакции:
(2)
Здесь — масса атома кислорода; — масса атома дейтерия (изотопа водорода); — масса атома азота; — масса атома гелия. По табл. 2 находим массы атомов, подставляем в формулу (2) и вычисляем: m = (15,99491+2,01410) а.е.м. — (14,00307+4,00260) а.е.м. = = 0,00334 а.е.м.
Подставляем числовое значение m в (1) и вычисляем энергию ядерной реакции E=9310,0334 МэВ = 3,11 МэВ.
В результате ядерной реакции выделяется энергия, так как масса исходных ядер больше массы ядер, образовавшихся в результате реакции.
* а.е.м. — это обозначение атомной единицы массы, в которой выражаются массы молекул атомов и элементарных частиц. 1 а.е.м.= 1/12 массы атома изотопа углерода 6С12 (1 а. е. м.= 1,6610-27 кг).