Какое количество теплоты поглощается во время ядерных реакций, когда ядра атома азота 7¹⁴n облучаются пучком α-частиц

Skolzkiy_Pingvin_4275

49

Для решения данной задачи нам необходимо учесть несколько факторов. Давайте разберемся по шагам:

Шаг 1: Найдем массу атома кислорода \(8^{17}O\). Исходя из данных, масса атома кислорода составляет 16,99913 а.е.м.

Шаг 2: Определим число α-частиц, участвующих в реакции. Для этого необходимо вычислить число α-частиц, проходящих через площадку, в течение выбранного времени. Используя формулу:\( Q = i \cdot \Delta t\), где \( i\) - сила тока в пучке, а \(\Delta t\) - промежуток времени, найдем значение \( Q\).

Шаг 3: Определим количество α-частиц, испытывающих ядерные реакции, для этого учтем потери α-частиц в результате реакции. Используем формулу: \( N_{\text{реакции}} = Q \cdot (1 - \eta)\), где \( Q\) - число прошедших α-частиц, а \( \eta\) - потеря α-частиц.

Шаг 4: Найдем массу α-частицы \(4^2\text{He}\). Исходя из данных, масса атома гелия составляет 4,0026 а.е.м.

Шаг 5: Определим массу поглощенных α-частиц в результате реакции, умножив количество α-частиц, испытывающих ядерные реакции, на массу одной α-частицы.

Шаг 6: Определим количество теплоты, поглощаемое во время ядерных реакций. Используем формулу: \(Q_{\text{теплоты}} = (\Delta m) \cdot c\), где \( (\Delta m) \) - изменение массы в результате реакции, а \( c \) - удельная теплоемкость.

Теперь, шаг за шагом:

Шаг 1:
Масса атома кислорода \(8^{17}O\) составляет 16,99913 а.е.м.

Шаг 2:
Используя формулу, найдем число прошедших α-частиц:
\(Q = i \cdot \Delta t = 0.32 \, \text{мА} \cdot 1 \, \text{час} = 0.32 \, \text{мА} \cdot 3600 \, \text{секунд} = 1152 \, \text{C}\).

Шаг 3:
Вычислим количество α-частиц, испытывающих ядерные реакции:
\(N_{\text{реакции}} = Q \cdot (1 - \eta) = 1152 \, \text{C} \cdot (1 - 0.001) \approx 1151.88 \, \text{C}\).

Шаг 4:
Масса атома гелия \(4^2\text{He}\) составляет 4,0026 а.е.м.

Шаг 5:
Определим массу поглощенных α-частиц в результате реакции:
\( (\Delta m) = N_{\text{реакции}} \cdot \text{масса атома гелия} \approx 1151.88 \, \text{C} \cdot 4,0026 \, \text{а.е.м} \approx 4609.03 \, \text{а.е.м}\).

Шаг 6:
Определим количество теплоты, поглощаемое во время ядерных реакций:
\(Q_{\text{теплоты}} = (\Delta m) \cdot c\), где удельная теплоемкость \(c\) для данной реакции мы не знаем.

В связи с отсутствием информации о \(c\) удельной теплоемкости и необходимостью дополнительных данных для определения, я не могу точно определить количество теплоты, поглощаемое во время ядерных реакций. Рекомендую обратиться к учебнику или преподавателю для получения дополнительной информации о \(c\) и завершения расчета.