Дано (в СИ):
Массовое число атома железа-55 (A) = 55,
Атомный номер железа-55 (Z) = 26.
Найти:
1. В какой изотоп превращается ядро железа.
2. Реакцию ядерной реакции.
3. Выделяется или поглощается энергия в данной ядерной реакции.
4. Дефект масс.
5. Энергию связи для каждого ядра.
6. Удельную энергию связи ядра атома данного и полученного элемента.
Решение:
1. Когда нейтрон попадает в ядро железа-55, происходит захват нейтрона и образуется нестабильное ядро железа-56.
Реакция может быть записана следующим образом:
^55Fe + ^1n -> ^56Fe + ^1H
где "^" обозначает ядра атомов, "Fe" - железо, "n" - нейтрон, "H" - протон.
2. В данной ядерной реакции выделяется энергия.
3. Дефект масс можно найти по формуле:
Δm = Z(mp + me) + (A - Z)mn - M,
где
Δm - дефект масс,
Z - атомный номер железа,
mp - масса протона,
me - масса электрона,
A - массовое число атома железа,
mn - масса нейтрона,
M - масса конечного продукта.
Используя известные значения, найдем дефект масс:
Δm = 26(1,007276 u + 0,00054858 u) + 29(1,008665 u) - 55,934942 u,
Δm ≈ 0,5929 u.
4. Энергию связи для каждого ядра можно найти из известных данных и таблицы ядерных свойств.
Для ядра Fe-55: BE = 492,253 МэВ;
Для ядра Fe-56: BE = 492,677 МэВ;
Где BE - энергия связи.
5. Удельная энергия связи находится как отношение энергии связи к массовому числу атома.
Для Fe-55: S = BE / A = 492,253 МэВ / 55 = 8,9501 МэВ/ю.
Для Fe-56: S = BE / A = 492,677 МэВ / 56 = 8,806 МэВ/ю.
Ответ:
1. Ядро железа-55 превращается в ядро железа-56.
2. Реакция: ^55Fe + ^1n -> ^56Fe + ^1H.
3. В ядерной реакции выделяется энергия.
4. Дефект масс составляет примерно 0,5929 единицы массы.
5. Энергия связи для ядра железа-55 равна 492,253 МэВ, для ядра железа-56 равна 492,677 МэВ.
6. Удельная энергия связи для ядра железа-55 составляет 8,9501 МэВ/ю, для ядра железа-56 - 8,806 МэВ/ю.