Каков энергетический выход в результате ядерной реакции 2/1H + 2/1H = 3/2He + 1/0n?

Skrytyy_Tigr

31

Данная ядерная реакция, известная как термоядерный синтез, является реакцией слияния двух ядер дейтерия ($2/1H$). Дейтерий - это изотоп водорода, содержащий один протон и один нейтрон.

В результате данной реакции образуется ядро гелия-3 ($3/2He$) и один нейтрон ($1/0n$).

Чтобы определить энергетический выход этой реакции, мы можем использовать формулу Эйнштейна для эквивалентности массы и энергии ($E=m{c}^2$), где $E$ - энергия, $m$ - масса, а $c$ - скорость света.

Сначала мы должны вычислить разницу в массе до и после реакции. Масса протонов и нейтронов примерно равна единице атомной массы. Масса дейтерия составляет примерно 2,014 атомных массы, а масса гелия-3 составляет примерно 3,014 атомных массы.

Таким образом, разница в массе будет:

$$\begin{gathered} \text{Разница массы}=\text{Масса до}-\text{Масса после} \\ =2\times 2,014-3,014 \\ =1,999-3,014 \\ =-1,015 \end{gathered}$$

Теперь мы можем использовать формулу Эйнштейна для расчета энергии:

$$E=m{c}^2$$

Учитывая, что масса измеряется в кг, а скорость света $c$ равна приблизительно $3\times {10}^8$ м/с, мы можем вычислить энергию:

$$\begin{gathered} E=-1,015\times (3\times {10}^8{)}^2 \\ E\approx -9,14\times {10}^{17}\text{Дж} \end{gathered}$$

Отрицательное значение энергии указывает на то, что в данной ядерной реакции выделяется энергия. Полученное значение энергии является абсолютным значением и указывает на количество энергии, выделяющейся при реакции.

Пожалуйста, обратите внимание, что результат является приближенным, и могут присутствовать значения, округленные в зависимости от используемых констант и точности вычислений.