Какова энергия, высвобождающаяся в ядерной реакции, при учете массы атома азота 14,003074 а.е.м., атома кислорода

Лисенок

9

Для решения этой задачи мы можем использовать знаменитую формулу, полученную Альбертом Эйнштейном - E=mc^2, где E обозначает энергию, m - массу тела, c - скорость света.

В данном случае, нам даны массы атомов азота, кислорода, гелия и водорода. Давайте сначала выразим массы этих атомов в килограммах, используя атомные единицы массы (а.е.м) и соответствующий коэффициент преобразования 1 а.е.м = 1,66053906660 * 10^(-27) кг.

Масса азота (m_N) = 14,003074 а.е.м * 1,66053906660 * 10^(-27) кг/атом = 2,3255246162 * 10^(-26) кг

Масса кислорода (m_O) = 16,999133 а.е.м * 1,66053906660 * 10^(-27) кг/атом = 2,8214510953 * 10^(-26) кг

Масса гелия (m_He) = 4,002603 а.е.м * 1,66053906660 * 10^(-27) кг/атом = 6,6450516608 * 10^(-27) кг

Масса водорода (m_H) = 1,007825 а.е.м * 1,66053906660 * 10^(-27) кг/атом = 1,6735326338 * 10^(-27) кг

Теперь нам нужно найти изменение массы в ядерной реакции.

Изменение массы (\(\Delta m\)) = (масса продуктов реакции) - (масса исходных реагентов)

Масса продуктов реакции = масса азота + масса кислорода + масса гелия + масса водорода

Масса продуктов реакции = (2 * m_N) + m_O + (2 * m_He) + m_H

Масса исходных реагентов = масса азота + масса кислорода

Масса исходных реагентов = m_N + m_O

Теперь рассчитаем изменение массы:

\(\Delta m\) = (2 * m_N + m_O + 2 * m_He + m_H) - (m_N + m_O)

\(\Delta m\) = m_N + m_O + 2 * m_He + m_H - m_N - m_O

\(\Delta m\) = m_H + 2 * m_He

Подставим значения масс в выражение для изменения массы:

\(\Delta m\) = (1,6735326338 * 10^(-27) кг) + 2 * (6,6450516608 * 10^(-27) кг)

\(\Delta m\) = 1,6735326338 * 10^(-27) кг + 13,2901033216 * 10^(-27) кг

\(\Delta m\) = 14,9636359554 * 10^(-27) кг

Чтобы найти энергию, высвобождающуюся в ядерной реакции, мы применим формулу E=mc^2, где m - изменение массы, а c - скорость света, равная приближенно 3 * 10^8 м/с.

E = (\(\Delta m\)) * c^2

E = (14,9636359554 * 10^(-27) кг) * (3 * 10^8 м/с)^2

E = 14,9636359554 * (10^(-27) кг) * (3 * 10^8 м/с)^2

E = 14,9636359554 * (3 * 10^8)^2 * (10^(-27))

E = 14,9636359554 * 9 * 10^(16) * (10^(-27)) Дж

E = 134,6727235986 * 10^(-11) Дж

E = 1,346727235986 * 10^(-9) Дж

Таким образом, энергия, высвобождающаяся в этой ядерной реакции, составляет 1,346727235986 * 10^(-9) Дж.