В реакции 2/1Н + 2/1Н → 3/1Н + 1/1р выделяется энергия, равная 4,03 МэВ. Найдите, чему равна кинетическая энергия ядра трития, если начальной кинетической энергией ядер дейтерия можно пренебречь по сравнению с кинетической энергией продуктов реакции.
от

1 Ответ

дано:
- Реакция: 2/1H + 2/1H → 3/1H + 1/1p.
- Выделяемая энергия: E = 4,03 МэВ = 4.03 * 1.6 * 10^-13 Дж = 6.448 * 10^-13 Дж.

найти:
Кинетическую энергию ядра трития (3/1H).

решение:
1. В результате реакции образуются два продукта: тритий (3/1H) и протон (1/1p). По закону сохранения энергии, выделенная энергия равна сумме кинетических энергий продуктов реакции, т.е.:
   E = K_tritium + K_proton,
где K_tritium – кинетическая энергия трития, а K_proton – кинетическая энергия протона.

2. Если начальной кинетической энергией ядер дейтерия можно пренебречь, то вся выделенная энергия идет на кинетические энергии продуктов. Будем считать, что продукты реакции движутся с одинаковой скоростью.

3. Из закона сохранения импульса следует, что массы продуктов пропорциональны их кинетическим энергиям:
   m_tritium * K_tritium = m_proton * K_proton.

4. Подставим известные массы:
   Масса трития: m_tritium ≈ 3 * 1.66 * 10^-27 кг = 4.98 * 10^-27 кг.
   Масса протона: m_proton ≈ 1.67 * 10^-27 кг.

5. Теперь выразим K_proton через K_tritium:
   K_proton = (m_tritium / m_proton) * K_tritium.

6. Подставим в уравнение для энергии:
   E = K_tritium + K_proton
   E = K_tritium + (m_tritium / m_proton) * K_tritium
   E = K_tritium * (1 + m_tritium / m_proton).

7. Подставим значения масс:
   E = K_tritium * (1 + (4.98 * 10^-27)/(1.67 * 10^-27))
     = K_tritium * (1 + 2.98)
     = K_tritium * 3.98.

8. Найдем K_tritium:
   K_tritium = E / 3.98
              = (6.448 * 10^-13) / 3.98
              ≈ 1.62 * 10^-13 Дж.

9. Переведем в МэВ:
   K_tritium ≈ 1.62 * 10^-13 / (1.6 * 10^-13)
              ≈ 1.0125 МэВ.

ответ:
Кинетическая энергия ядра трития составляет примерно 1.01 МэВ.
от