Дано:
¹⁶₈O - Кислород
⁴₂He - Гелий
mΔ(⁴₂He) = 0,002604 а.е.м.
mΔ(¹⁶₈O) = -0,005085 а.е.м.
c² = 931,5 МэВ/а.е.м.
Найти:
Eсв.(4α) - ?
1) Запишем сначала уравнение реакций необходимую для разделений ядра ¹⁶₈O на 4 одинаковые частицы:
¹⁶₈O → ⁴₂He + ⁴₂He + ⁴₂He + ⁴₂He ⇒ ¹⁶₈O → 4⁴₂He
2) В этом случаем минимальная энергия на деление равна:
Eсв.(4α) = Eсв.(¹⁶₈O) - 4Eсв.(⁴₂He)
3) Энергий связи мы определим по их формулах:
Eсв.(¹⁶₈O) = Δmc² = (Z×m(прот.) + N×m(нейт.) - mΔ(¹⁶₈O))с² = (Z×m(прот.) + (A-Z)×m(нейт.) - mΔ(¹⁶₈O))c² - энергия связи кислорода
Eсв.(⁴₂He) = Δmc² = (Z×m(прот.) + N×m(нейт.) - mΔ(⁴₂He))с² = (Z×m(прот.) + (A-Z)×m(нейт.) - mΔ(⁴₂He))c² - энергия связи гелия
4) Теперь подставим формулы из ( 3) ) во ( 2) ) с учетом значений Z и A для обоих ядер:
Eсв.(4α) = (Z×m(прот.) + (A-Z)×m(нейт.) - mΔ(¹⁶₈O))c² - 4(Z×m(прот.) + (A-Z)×m(нейт.) - mΔ(⁴₂He))c² = (8m(прот.) + (16-8)×m(нейт.) - mΔ(¹⁶₈O))c² - 4(2×m(прот.) + (4-2)×m(нейт.) - mΔ(⁴₂He))c² = (8m(прот.) + 8m(нейт.) - mΔ(¹⁶₈O))c² - 4(2m(прот.) + 2m(нейт.) - mΔ(⁴₂He))c² = (8m(прот.) + 8m(нейт.) - mΔ(¹⁶₈O))c² - (8m(прот.) + 8m(нейт.) - 4mΔ(⁴₂He))c² = (8m(прот.) + 8m(нейт.) - mΔ(¹⁶₈O) - 8m(прот.) - 8m(нейт.) + 4mΔ(⁴₂He))c² = (-mΔ(¹⁶₈O) + 4mΔ(⁴₂He))c² ⇒ Eсв.(4α) = (-mΔ(¹⁶₈O) + 4mΔ(⁴₂He))c²
5) Далее мы решаем его нахождение:
Eсв.(4α) = (-(-0,005085 а.е.м.) + 4×0,002604 а.е.м.)×931,5 МэВ/а.е.м. = (0,005085 а.е.м. + 0,010416 а.е.м.)×931,5 МэВ/а.е.м. = 0,015501 а.е.м. × 931,5 МэВ/а.е.м. ≈ 14,439 МэВ ≈ 14,4 МэВ
ответ: надо приложить энергию Е большую или равную энергию связи Eсв.(4а), тоесть E>=Eсв.(4а) = 14,4 МэВ
1. Приступаючи до розв’язання задач з будь-якої теми, спочатку вивчіть
теоретичний матеріал за підручником, розберіться в прикладах розв’язання
типових задач.
2. Уважно прочитайте умову задачі, вникаючи в її зміст. Чітко уявіть
собі фізичне явище, процеси, які відображені умовою задачі.
3. Запишіть коротку умову задачі, вказуючи всі величини з умови
задачі та їх числові значення. Окремо позначте величини, що шукаються в
задачі. Числові значення переведіть в одиниці СІ.
4. Ретельно виконайте креслення, котре пояснює зміст задачі (в тих
випадках, коли це можливо). Є деякі задачі, що розв’язуються графічно, тоді
правильно виконане креслення буде розв’язанням задачі.
5. Згадайте, якому закону підпорядкований фізичний процес і якими
формулами він описується математично. Якщо формул декілька, співставте
величини, що входять у різні формули, із заданими величинами та тими, які
необхідно знайти.
6. На першому етапі розв’язуйте задачу в загальному вигляді, тобто
виводьте формулу, в котрій шукана величина виражена через величини,
задані в умові. Винятки із цього правила вкрай рідкі й бувають у двох
випадках: якщо формула якої-небудь проміжної величини настільки
громіздка, що обчислення цієї величини значно спрощує подальший запис
розв’язання; якщо числовий розв’язок задачі значно простіший, ніж
виведення формули.