11gdz
Головна9 класФізикаГДЗ Фізика 9 клас МаксимовичСтр.205

Вілповіді до підручника: Стр.205

Готова відповідь до завдання Стр.205 з ГДЗ Фізика 9 клас Максимович.

Фізика, 9 клас · Вілповіді до підручника

Текстова відповідь

§ 32. Поділ важких ядер. Ланцюгова ядерна реакція. Ядерний реактор

3

Визначте енергію, яка виділяється внаслідок поділу урану-235 масою 0,47 мг. Вважайте, що в разі кожного поділу ядра атома Урану-235 виділяється енергія 200 МеВ.

Переводимо масу в кілограми: m = 0,47 мг = 0,47·10⁻³ г = 4,7·10⁻⁷ кг.
Молярна маса урану-235: M = 235 г/моль = 0,235 кг/моль.
Кількість речовини: n = m/M = 4,7·10⁻⁷ кг : 0,235 кг/моль ≈ 2,0·10⁻⁶ моль.
Кількість ядер: N = n·N_A ≈ 2,0·10⁻⁶ моль · 6,02·10²³ 1/моль ≈ 1,2·10¹⁸ ядер.
Енергія поділу одного ядра: E₁ = 200 МеВ = 200·10⁶ еВ;
1 еВ = 1,6·10⁻¹⁹ Дж, тому E₁ = 200·10⁶·1,6·10⁻¹⁹ Дж = 3,2·10⁻¹¹ Дж.
Загальна енергія:
E = N·E₁ ≈ 1,2·10¹⁸ · 3,2·10⁻¹¹ Дж ≈ 3,8·10⁷ Дж ≈ 3,8·10¹ MJ.
Відповідь: E ≈ 3,8·10⁷ Дж (близько 38 МДж).

4

Визначте масу кам’яного вугілля, яке треба спалити для одержання такої самої кількості енергії, що виділяється під час «спалювання» 1 г урану-235 в ядерному реакторі.

  1. Енергія від «спалювання» 1 г U-235.

Маса: m_U = 1 г = 1·10⁻³ кг.
M = 235 г/моль = 0,235 кг/моль.
Кількість речовини: n = m_U/M = 1 г : 235 г/моль ≈ 4,26·10⁻³ моль.
Кількість ядер: N = n·N_A ≈ 4,26·10⁻³ · 6,02·10²³ ≈ 2,57·10²¹.
Енергія на один поділ: E₁ = 3,2·10⁻¹¹ Дж.
Загальна енергія від 1 г:
E = N·E₁ ≈ 2,57·10²¹ · 3,2·10⁻¹¹ ≈ 8,2·10¹⁰ Дж.

  1. Знайдемо масу вугілля.

Приймемо питому теплоту згоряння кам’яного вугілля q ≈ 3·10⁷ Дж/кг.
E = q·m_вуг, тому
m_вуг = E/q ≈ 8,2·10¹⁰ Дж : 3·10⁷ Дж/кг ≈ 2,7·10³ кг.
Відповідь: потрібно спалити приблизно 2,7·10³ кг кам’яного вугілля (близько 3 т).

5

Визначте електричну потужність атомної електростанції, що витрачає за добу 220 г урану-235. Коефіцієнт корисної дії атомної електростанції дорівнює 20 %.

Дано: m = 220 г = 0,220 кг; η = 20 % = 0,20; t = 1 доба = 86 400 с.

  1. Кількість ядер U-235.

M = 235 г/моль = 0,235 кг/моль.
Кількість речовини: n = m/M = 0,220 кг : 0,235 кг/моль ≈ 0,936 моль.
Кількість ядер: N = n·N_A ≈ 0,936 · 6,02·10²³ ≈ 5,6·10²³ ядер.

  1. Ядерна енергія поділу.

E₁ = 200 МеВ = 3,2·10⁻¹¹ Дж.
Повна енергія поділу:
E_ядерн = N·E₁ ≈ 5,6·10²³ · 3,2·10⁻¹¹ Дж ≈ 1,8·10¹³ Дж.

  1. Корисна (електрична) енергія за добу:

E_кор = η·E_ядерн = 0,20 · 1,8·10¹³ Дж ≈ 3,6·10¹² Дж.

  1. Потужність станції:

P = E_кор / t ≈ 3,6·10¹² Дж : 8,64·10⁴ с ≈ 4,2·10⁷ Вт ≈ 42 МВт.
Відповідь: електрична потужність АЕС приблизно 4,2·10⁷ Вт (≈ 42 МВт).