Сколько электронов, протонов и нейтронов содержится в атоме азота 147N? Каков дефект массы для этого атома азота

Зимний_Вечер_1273

2

Чтобы определить количество электронов, протонов и нейтронов в атоме азота 147N, мы должны рассмотреть его атомную структуру. Атом азота имеет атомный номер 7, что означает, что у него есть 7 протонов. А так как атом является нейтральным, то у него также должно быть 7 электронов. Для вычисления количества нейтронов в атоме азота нам нужно вычесть атомный номер из массового числа, 14 (поскольку массовое число равно сумме протонов и нейтронов).
Таким образом, в атоме азота 147N содержится 7 электронов, 7 протонов и 147 - 7 = 140 нейтронов.

Для расчета дефекта массы атома азота мы должны учесть разницу между массой атома азота и суммой масс протонов и нейтронов. Масса протона составляет 1,00728 а.е.м. умноженных на 7 протонов, что равно 7,05196 а.е.м. Масса нейтрона составляет 1,00866 а.е.м., а у нас имеется 140 нейтронов, поэтому их общая масса составляет 140 * 1,00866 а.е.м. = 141,19304 а.е.м.
Масса атома азота составляет 14,00307 а.е.м.
Теперь мы можем вычислить дефект массы, вычтя сумму масс протонов и нейтронов из массы атома азота:
14,00307 а.е.м. - (7,05196 а.е.м. + 141,19304 а.е.м.) = -134,24293 а.е.м.
Так как дефект массы является отрицательным, это означает, что энергия поглощается, а не выделяется в этой ядерной реакции.

Чтобы определить энергию связи ядра азота, мы можем использовать известную формулу:
$$Eсв=\Delta m\cdot c^2$$
где $\Delta m$ представляет дефект массы, а $c$ - скорость света, которую мы примем за $3\times {10}^8$ м/с.

Сначала нам необходимо преобразовать дефект массы из атомных единиц в килограммы. Для этого мы умножаем дефект массы (-134,24293 а.е.м.) на массу протона в килограммах (1,6726219 × 10^(-27) кг/а.е.м):
$\Delta m_{kg}=-134,24293\times 1,6726219\times {10}^{(}-27)$ кг.
Вычисляя $\Delta m_{kg}$, получаем: -2,2451996 × 10^(-25) кг.

Теперь мы можем применить формулу для нахождения энергии связи:
$$Eсв=\Delta m_{kg}\cdot c^2$$
$$Eсв=-2,2451996\times {10}^{(}-25)\cdot (3\times {10}^8{)}^2$$ Дж.
Вычисляя $Eсв$, получаем: -2,02067964 × 10^(-10) Дж.

Для перевода энергии связи в МэВ (миллионов электрон-вольт), мы можем использовать известный коэффициент, при котором 1 электрон-вольт равен 1,60218 × 10^(-19) Дж.
$$Eс{в}_{MeV}=\frac{Eсв}{1,60218\times {10}^{(}-19)}$$ МэВ.
Вычисляя $Eс{в}_{MeV}$, получаем: -0,1259 МэВ.

Таким образом, дефект массы атома азота равен -2,2451996 × 10^(-25) кг, а энергия связи составляет -2,02067964 × 10^(-10) Дж или -0,1259 МэВ. Это означает, что в данной ядерной реакции энергия поглощается.