Скільки енергії виділяє зразок, що містить 10 мг плутонію-238, протягом 24 годин? Зразок має незмінну активність плутонію-238, а

Разъяснение: Распад ядра является физическим процессом, во время которого происходит изменение ядерной структуры атома, сопровождающееся выделением энергии. Количество энергии, выделяющееся при распаде каждого ядра, определяется энергетическим выходом, который в данной задаче обозначен как w0.

Для решения задачи необходимо использовать формулу для расчета количества выделяемой энергии:

E = А * t * w0,

где E — количество энергии (джоулей), А — активность (число распадов в секунду), t — время (секунды), w0 — энергетический выход.

В данной задаче нам известны масса плутония-238, коэффициент распада и энергетический выход. Первоначально, необходимо вычислить активность А по следующей формуле:

А = (N * λ) / m,

где N — число ядер, λ — коэффициент распада, m — масса плутония-238.

Далее, можем приступить к расчету количества энергии:

E = А * t * w0.

Пример использования:
Зная, что масса плутония-238 составляет 10 мг (0,01 г), коэффициент распада равен 2,6(10-10 с-1), а энергетический выход равен 8,8(10-13) Дж, мы можем рассчитать количество энергии, выделяемой в течение 24 часов (24 * 60 * 60 секунд):

А = (0,01 г * 6,02(10^23 моль^-1)) / (238 г моль^-1) ≈ 2,53(10^20) распадов в секунду.

E = 2,53(10^20) * (24 * 60 * 60) * 8,8(10-13) ≈ 5,31 Дж.

Значит, зразок плутония-238 выделит около 5,31 Дж энергии за 24 часа.

Совет: Для лучшего понимания темы распада ядра и выделения энергии, рекомендуется ознакомиться с основными принципами радиоактивности и энергии, связанных с ядерными процессами. Изучение законов сохранения энергии и массы поможет более глубоко понять взаимосвязь между массой ядра, энергией и активностью.

Упражнение: Сколько энергии будет выделено в течение 48 часов с использованием зразка плутония-238 массой 20 мг? Активность плутония-238 составляет 3,5(10^20) распадов в секунду, а энергетический выход равен 1,2(10-14) Дж.