Question

Вычисли, какая энергия потребовалась бы для разделения (m) = (1) г ядер кислорода O8/18 на составляющие ядро протоны и нейтроны. Рассчитай, сколько тонн каменного угля потребуется сжечь для получения такой энергии.
Удельная теплота сгорания каменного угля равна (q) = (33000) кДж/кг.
Масса ядра изотопа кислорода равна mя (=) 17,999161 а. е. м.
Масса свободного протона равна mp (=) (1,00728) а. е. м.
Масса свободного нейтрона равна mn (=) (1,00866) а. е. м.
Скорость света в вакууме (c=3•10^8) м/с.

Answer 1

Для разделения 1 г ядер кислорода O-18 на составляющие ядра протоны и нейтроны необходимо энергии, равной их энергии связи.
Из предыдущих расчетов известно, что удельная энергия связи ядра кислорода O-18 составляет приблизительно 126 МэВ/нуклон.

Теперь рассчитаем, сколько энергии потребуется для разделения 1 г ядер кислорода O-18.
Сначала переведем массу ядра изотопа кислорода в кг: m = 1 г = 0.001 кг
Затем найдем общее количество нуклонов в этом количестве ядра (Z + N) и умножим на удельную энергию связи:
E = m * (Z + N) * E_удельная ≈ 0.001 * 16 * 126 ≈ 2.016 МэВ

Далее рассчитаем, сколько тонн каменного угля потребуется для получения такой энергии:
E = m * q,
где q = 33000 кДж/кг - удельная теплота сгорания каменного угля.
m = E / q = 2.016 * 10^6 Дж / (33000 * 10^3 Дж/кг) ≈ 60.73 кг

Ответ:
Для разделения 1 г ядер кислорода O-18 потребуется приблизительно 2.016 МэВ энергии.
Для получения такой энергии потребуется сжечь примерно 60.73 кг каменного угля.