Неподвижное ядро франция Fr с массовым числом 221 претерпевает альфа-распад. Определите энергетический выход данной реакции, если кинетическая энергия образовавшегося ядра астата ∆t равна 0,1184 МэВ, а его атомный номер 85. При расчётах учтите движение образовавшихся ядер и примите, что скорости всех частиц намного меньше скорости света.
от

1 Ответ

1. Дано:  
- Ядро франция 221/87Fr претерпевает альфа-распад.  
- Масса ядра франция: 221 (массовое число).  
- Кинетическая энергия образовавшегося ядра астата (Астат - 210/85At): ∆t = 0,1184 МэВ.  
- Атомный номер астата: Z = 85.  

2. Найти:  
Энергетический выход реакции.

3. Решение:  
Альфа-распад можно представить следующим образом:  
221/87Fr → 217/85At + 4/2He.  

Кинетическая энергия, выделяющаяся в результате распада, равна разности между суммарными массами исходного и конечного ядер, преобразованной в энергию.

Обозначим:
- m(Fr) – масса ядра франция,
- m(At) – масса ядра астата,
- m(He) – масса ядра гелия.

Сначала найдем массу ядра гелия (α-частицы):  
m(He) ≈ 4 у.е.

Энергетический выход реакции можно найти по формуле:  
E = (m(Fr) - m(At) - m(He))c².

Подставим известные значения:  
E = (221 - 217 - 4)c².  

Так как все массы уже учтены, можно считать, что:  
E = 0.  

Однако, учитывая, что у нас есть кинетическая энергия образовавшегося ядра астата и α-частицы, то:  
E_выход = ∆t + K(He), где K(He) - кинетическая энергия α-частицы.  

Поскольку скорости частиц невелики, мы можем использовать релятивистскую формулу для энергии:  
K(He) ≈ E_выход - ∆t.   

Энергия α-частицы из-за законов сохранения импульса будет равномерно распределена между астатом и альфа-частицей. Поскольку мы не имеем данных о кинетической энергии α-частицы, предположим, что она равна нулю для упрощения вычислений.

Тогда:  
E_выход = ∆t = 0,1184 МэВ.

Ответ: Энергетический выход реакции составляет 0,1184 МэВ.
от