1. Дано:
- Масса синтезированного гелия (m_He) = 1 г = 0.001 кг
- Энергия, выделяющаяся при синтезе одного ядра 4/2He из дейтерия и трития (E) ≈ 17.6 МэВ.
- КПД преобразования энергии = 10 % = 0.1.
- Удельная теплоёмкость воды (c_water) ≈ 4.186 кДж/(кг·°C) = 4186 Дж/(кг·°C).
- Температура кипения воды (T_kip) = 100 °C, начальная температура (T_start) = 0 °C.
2. Найти:
Массу воды (m_water), которую можно довести до кипения.
3. Решение:
Сначала найдем общую энергию, выделившуюся при синтезе 1 г гелия:
E_total = m_He * E
E_total = 0.001 * 17.6 МэВ
Переведем МэВ в Дж:
1 МэВ ≈ 1.602 x 10^-13 Дж,
E_total = 0.001 * 17.6 * (1.602 x 10^-13)
E_total ≈ 2.82 x 10^-16 Дж.
Теперь учитываем КПД:
E_используемая = E_total * КПД
E_используемая = 2.82 x 10^-16 * 0.1
E_используемая ≈ 2.82 x 10^-17 Дж.
Для нагрева воды:
Q = m_water * c_water * ΔT,
где ΔT = T_kip - T_start = 100 °C - 0 °C = 100 °C.
Подставляем значения и решаем для m_water:
m_water = E_используемая / (c_water * ΔT)
m_water = 2.82 x 10^-17 / (4186 * 100).
Теперь посчитаем:
m_water ≈ 2.82 x 10^-17 / 418600
m_water ≈ 6.73 x 10^-23 кг.
Ответ: Масса воды, которую можно было бы довести до кипения, составляет примерно 6.73 x 10^-23 кг.