Для решения этой задачи нам нужно пройти несколько шагов, чтобы найти высоту, на которую можно поднять груз, используя энергию, выделяющуюся при делении урана-235.
Шаг 1: Найдем общее количество энергии, выделяющейся при делении 94 граммов урана-235.
- Сначала определим, сколько атомов урана-235 содержится в 94 граммах. Для этого используем молярную массу урана-235, которая составляет примерно 235 г/моль.
- Рассчитаем количество молей урана-235 в 94 граммах:
- Количество молей = масса / молярная масса = 94 г / 235 г/моль ≈ 0.4 моль.
- Теперь найдем количество атомов в этом количестве урана, используя число Авогадро (примерно 6.022 × 10^23 атомов/моль):
- Количество атомов = 0.4 моль × 6.022 × 10^23 атомов/моль ≈ 2.4 × 10^23 атомов.
Шаг 2: Рассчитаем общее количество энергии, выделяющейся при делении всех этих атомов.
- Мы знаем, что при делении одного ядра урана-235 выделяется 200 МеВ.
- Переведем МеВ в джоули. 1 МеВ = 1.6 × 10^-13 Дж, значит:
- Энергия, выделяемая при делении одного ядра = 200 МеВ × 1.6 × 10^-13 Дж/МеВ = 3.2 × 10^-11 Дж.
- Теперь найдем общую энергию, выделяющуюся при делении всех атомов:
- Общая энергия = количество атомов × энергия на одно деление = 2.4 × 10^23 атомов × 3.2 × 10^-11 Дж/атом ≈ 7.68 × 10^12 Дж.
Шаг 3: Найдем высоту, на которую можно поднять груз массой 2000 тонн, используя найденную энергию.
- Сначала переведем массу груза в килограммы: 2000 тонн = 2,000,000 кг.
- Используем формулу потенциальной энергии: E = mgh, где:
- E — энергия (в джоулях),
- m — масса (в килограммах),
- g — ускорение свободного падения (примерно 9.81 м/с²),
- h — высота (в метрах).
Теперь выразим высоту:
- h = E / (mg).
- Подставим известные значения:
- h = 7.68 × 10^12 Дж / (2,000,000 кг × 9.81 м/с²) ≈ 7.68 × 10^12 Дж / 19,620,000 Н ≈ 391,000 м.
Ответ: Высота, на которую можно поднять груз массой 2000 тонн, используя энергию, выделяющуюся при делении 94 граммов урана-235, составляет примерно 391,000 метров.