Здравствуйте, fm11!
Дано : 2 уравнения ядерных реакций :
12H +
23He ==>
11Н +
14He
614C +
24He ==>
817O +
01n
Вычислить энергию ядерных реакций и Определить, является ли каждая из реакций экзотермической либо эндотермической?
Решение : "
При ядерных реакциях наблюдается явление, кот-е называется "дефект масс" - суммы масс исходных и конечных продуктов не равны. При этом, если сумма масс конечных изотопов меньше, чем исходных - энергия выделяется (масса превращается в энергию), а если наоборот, то энергия поглощается" (цитата Konstantin Shvetski , консультация
rfpro.ru/question/197065 .
Ищем в солидных справочниках массы изотопов, участвующих в Вашей реакции:
11H (Протий) - 1,00782503223 (см
ссылка2 )
12H (Дейтерий) 2,01410177812
23He - 3,0160293191 (см
ru.wikipedia.org/wiki/Изотопы_гелия )
24He - 4,00260325415
614C - 14,003241989 (
ru.wikipedia.org/wiki/Изотопы_углерода )
817O - 16,99913170 (
ru.wikipedia.org/wiki/Изотопы_кислорода )
01n - 1,008 664 915 95 (
ru.wikipedia.org/wiki/Нейтрон )
Выше все массы выражены в а.е.м. - атомная единица массы (1 а.е.м. = 1,660 539 066 60 10
-27 кг, см
ru.wikipedia.org/wiki/Атомная_единица_массы )
Считаем суммы масс исходных продуктов первой реакции для
12H +
23He :
[$8721$]1 = 2,01410177812 + 3,0160293191 = 5,03013109722 а.е.м.
Суммы масс конечных продуктов
11Н +
24He :
[$8721$]2 = 1,00782503223 + 4,00260325415 = 5,01042828638 а.е.м.
Дефект масс ДМ = [$8721$]1 - [$8721$]2 = 5,03013109722 - 5,01042828638 = 0,0197 а.е.м
Дефекту масс в 1 а.е.м соответствует энергия связи E1 = 931,5 МэВ (вывод из формулы Энштейна E = Δm·c
2 , см "Физика в средней школе" Аксенович, Ракина, стр 641 ).
Выделяемая энергия E = E1·ДМ = 931·0,0197 = 18,3 МэВ.
Так как энергия положительна, то эта реакция экзотермическая.
Аналогично считаем суммы масс для второй реакции. Для
614C +
24He :
[$8721$]1 = 14,003241989 + 4,00260325415 = 18,00584524315 а.е.м.
Для
817O +
01n [$8721$]2 = 16,99913170 + 1,00866491595 = 18,00779661595 а.е.м.
Дефект масс ДМ = [$8721$]1 - [$8721$]2 = 18,00584524315 - 18,00779661595 = -0,00195 а.е.м.
Поглощаемая энергия W = W1·ДМ = 931·(-0,00195) = -1,81545 МэВ.
Эта реакция - эндотермическая, она поглощает энергию.
Ответ : Первая реакция - экзотермическая, она выделяет энергию 18,3 МэВ.
Вторая реакция - эндотермическая, она поглощает энергию 1,8 МэВ.
( 1 МэВ = 10
6 эВ = 1,6·10
-13 Дж )