Какова электрическая мощность атомной электрической станции, которая расходует в сутки 350 граммов изотопа урана-235 и имеет коэффициент полезного действия 50%?

Физика 10 класс Электрическая мощность и КПД электрическая мощность атомная станция уран-235 коэффициент полезного действия расход урана физика Энергия электрическая энергия Новый

Для того чтобы рассчитать электрическую мощность атомной электрической станции, нам нужно выполнить несколько шагов. Давайте разберем их по порядку.

1. Определение энергии, выделяющейся при распаде урана-235.

При делении одного атома урана-235 выделяется примерно 200 МэВ (мегаэлектронвольт) энергии. Для перевода этой энергии в более удобные единицы, используем следующее:

• 1 МэВ = 1.6 * 10^(-13) Дж.
• Таким образом, энергия, выделяющаяся при делении одного атома урана-235, будет равна:
• 200 МэВ * 1.6 * 10^(-13) Дж/МэВ = 3.2 * 10^(-11) Дж.
2. Определение количества атомов в 350 граммах урана-235.

Для этого используем формулу:

• Количество атомов = (масса / атомная масса) * число Авогадро.
• Атомная масса урана-235 примерно равна 235 г/моль.
• Число Авогадро равно 6.022 * 10^23 атомов/моль.
• Расчет:
• Количество атомов = (350 г / 235 г/моль) * (6.022 * 10^23 атомов/моль) ≈ 8.93 * 10^24 атомов.
3. Определение общей энергии, выделяющейся при распаде 350 граммов урана-235.

Теперь мы можем рассчитать общую энергию:

• Общая энергия = количество атомов * энергия на один атом.
• Общая энергия = (8.93 * 10^24 атомов) * (3.2 * 10^(-11) Дж) ≈ 2.86 * 10^14 Дж.
4. Определение полезной энергии с учетом КПД.

Коэффициент полезного действия (КПД) составляет 50%, что означает, что только половина выделенной энергии используется для производства электричества:

• Полезная энергия = общая энергия * КПД.
• Полезная энергия = (2.86 * 10^14 Дж) * 0.5 ≈ 1.43 * 10^14 Дж.
5. Определение мощности.

Теперь нам нужно найти мощность. Поскольку мощность - это энергия, деленная на время, а в нашем случае время равно 24 часа (или 86400 секунд):

• Мощность = полезная энергия / время.
• Мощность = (1.43 * 10^14 Дж) / (86400 с) ≈ 1.65 * 10^9 Вт.
6. Заключение.

Таким образом, электрическая мощность атомной электрической станции, которая расходует в сутки 350 граммов урана-235 и имеет КПД 50%, составляет примерно 1.65 ГВт (гига ватт).