Сколько нефти необходимо сжечь, чтобы получить такое же количество энергии, как при полном распаде 2,38 г урана-235? Удельная теплота сгорания нефти составляет 44 МДж/кг. При делении каждого ядра урана выделяется энергия 3,2 × 10⁻¹¹ Дж, а масса атома урана-235 равна 3,9 × 10⁻²⁵ кг.

Физика 11 класс Ядерная физика Энергия уран-235 сгорание нефти теплота сгорания деление ядра масса атома физика 11 класс расчет энергии Новый

Для решения этой задачи нам необходимо сначала определить, сколько энергии выделяется при полном распаде 2,38 г урана-235, а затем выяснить, сколько нефти нужно сжечь, чтобы получить такую же энергию.

Шаг 1: Вычислим количество атомов урана-235 в 2,38 г.

Сначала найдем количество молей урана-235:

• Молярная масса урана-235 примерно равна 235 г/моль.
• Количество молей урана-235 в 2,38 г можно найти по формуле:

n = m / M, где:

• n - количество молей,
• m - масса (2,38 г),
• M - молярная масса (235 г/моль).

Подставляем значения:

n = 2,38 г / 235 г/моль = 0,01011 моль.

Шаг 2: Вычислим количество атомов урана-235.

Количество атомов можно найти, умножив количество молей на число Авогадро (NA ≈ 6,022 × 10²³ атомов/моль):

N = n * NA.

N = 0,01011 моль * 6,022 × 10²³ атомов/моль ≈ 6,08 × 10²¹ атомов.

Шаг 3: Вычислим энергию, выделяющуюся при распаде урана-235.

Энергия, выделяющаяся при делении одного ядра урана-235, составляет 3,2 × 10⁻¹¹ Дж. Таким образом, общая энергия E, выделяющаяся при распаде 2,38 г урана-235, равна:

E = N * (энергия на одно деление) = 6,08 × 10²¹ атомов * 3,2 × 10⁻¹¹ Дж/атом.

E ≈ 1,94 × 10¹¹ Дж.

Шаг 4: Переведем энергию в мегаджоули.

1 МДж = 10⁶ Дж, поэтому:

E ≈ 1,94 × 10¹¹ Дж / 10⁶ = 194 МДж.

Шаг 5: Вычислим, сколько нефти нужно сжечь для получения 194 МДж энергии.

Удельная теплота сгорания нефти составляет 44 МДж/кг. Чтобы найти массу нефти m, необходимую для получения 194 МДж, используем формулу:

m = E / (удельная теплота сгорания).

Подставляем значения:

m = 194 МДж / 44 МДж/кг ≈ 4,41 кг.

Ответ:

Для получения энергии, равной энергии, выделяющейся при полном распаде 2,38 г урана-235, необходимо сжечь примерно 4,41 кг нефти.