Сколько электронов, протонов и нейтронов содержится в атоме азота 147N? Каков дефект массы для этого атома азота
Сколько электронов, протонов и нейтронов содержится в атоме азота 147N? Каков дефект массы для этого атома азота в кг? Учитывая, что масса протона составляет 1,00728 а.е.м., а масса нейтрона - 1,00866 а.е.м., какова масса атома азота, равная 14,00307 а.е.м.? Чему равны дефект массы Δm атома и энергия связи Eсв в ядре азота, выраженные в Дж и МэВ? *Сделайте энергетический расчет для ядерной реакции и определите, выделяется ли или поглощается энергия в этой реакции.
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:
\[ Eсв = Δm \cdot c^2 \]
где \( Δm \) 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):
\( Δm_{kg} = -134,24293 \times 1,6726219 \times 10^(-27) \) кг.
Вычисляя \( Δm_{kg} \), получаем: -2,2451996 × 10^(-25) кг.
Теперь мы можем применить формулу для нахождения энергии связи:
\[ Eсв = Δm_{kg} \cdot c^2 \]
\[ Eсв = -2,2451996 × 10^(-25) \cdot (3 \times 10^8)^2 \] 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.
\[ Eсв_{MeV} = \frac{{Eсв}}{{1,60218 \times 10^(-19)}} \] МэВ.
Вычисляя \( Eсв_{MeV} \), 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.