Какую высоту можно было бы достичь, подняв груз массой 2000 тонн, используя энергию, выделяющуюся при делении 94 граммов ядер урана-235, если учесть, что при делении одного ядра урана выделяется 200 МеВ?

Физика 9 класс Ядерная физика высота груза энергия деления урана-235 масса 2000 тонн 94 грамма урана 200 МеВ энергия Новый

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.