Четвер 21 травня

 Добрий день, шановні учні!!

10 клас

Контрольна робота

Контрольна робота відбудеться 21 травня о 12.00 годині. І варіант пишуть дівчата, ІІ варіант – хлопці. Робота триває 45 хвилин, через 45 хв робите фото роботи і відправляєте на адресу omichkanatali@gmail.com.

11 клас

УВАГА!!!!!

22 травня у п’ятницю о 13.00 буде контрольна робота

за темою «Атомна та ядерна фізика»

Підготовка до контрольної роботи

Для того, щоб розв’язати задачі контрольної роботи, потрібно знати:

1). Як визначається енергія зв’язку та питома енергія зв’язку.

2). Як визначається енергетичний вихід ядерної реакції.

3). Закон радіоактивного розпаду та методи розв’язування задач на цей закон.

4). Правила записування ядерних реакцій.

5). Розв’язування задач на тему «Енергія АЕС»

Усі типи задач з пп 1) – 4) ми розглянули, сьогодні розглядаємо задачі з п. 5).

 Розв’язування задач на тему «Енергія АЕС»

Під час розв’язування задач на тему «Енергія АЕС» потрібно пам’ятати, що при кожному поділі ядра урану виділяється енергія 200 МеВ. Цю енергію з МеВ потрібно перетворити у Дж. Зробимо це, врахувавши, що 1 еВ = 1,6∙10^-19 Дж:

200 МеВ = 200∙10⁶∙1,6∙10^-19 Дж = 3,2∙10^-11 Дж. 

Потрібно пам’ятати: якщо молярну масу урану беремо у г/моль

М = 235 г/моль, тоді й масу урану беремо у грамах; якщо маса урану дана у кілограмах, тоді й молярну масу беремо у кг/моль

М = 235∙10^-3 = 2,35∙10^-1 кг/моль.

Задача № 1

Яка електрична потужність атомної електростанції, що витрачає за добу 220 г ізотопу урану U-235 і має ККД 25%? Вважайте, що при кожному поділі ядра урану виділяється енергія 200 МеВ.

Розв’язування

 Будь-який ККД визначається за формулою: η = А_кор/А, але для електроенергії можна записати η = Е_кор/Е (1), де Е_кор – це корисна енергія, яку виробляє АЕС, а Е – це енергія, що виділяється під час поділу ядер урану. Корисну енергію визначаємо за формулою 

Е_кор = Рt (2), де Р – потужність електростанції, t – час роботи. Енергію, що виділяється під час поділу ядер урану, визначаємо за формулою Е = NЕ₀ (3), де Е₀ – енергія, що виділяється при поділі одного ядра, N – кількість ядер, яку знайдемо за формулою 

N = mN_A/M (4). Підставимо вираз (4) у формулу (3): Е = mN_AЕ₀/M (5). Підставимо вирази (5) та (2) у формулу (1):

η = РtM/mN_AE₀, з цього виразу Р = ηmN_AE₀/tM. Підставимо значення величин, перетворивши час у секунди: 1 доба = 24∙3600 = 86 400 с = 8,64∙10⁴ с.

Р = (0,25∙220∙6,02∙10²³∙3,2∙10^-11)/235∙8,64∙10⁴) = 0,52∙10⁸ Вт = 

= 52∙10⁶ Вт = 52 МВт.     

Відповідь: Р = 52 МВт.

Задача № 2

Знайдіть ККД атомної електростанції потужністю 500 МВт, якщо вона витрачає за кожну добу 2,35 кг ізотопу урану U-235. Вважайте, що при кожному поділі ядра урану виділяється енергія 200 МеВ.

Розв’язування

Будь-який ККД визначається за формулою: η = А_кор/А, але для електроенергії можна записати η = Е_кор/Е (1), де Е_кор – це корисна енергія, яку виробляє АЕС, а Е – це енергія, що виділяється під час поділу ядер урану. Корисну енергію визначаємо за формулою 

Е_кор = Рt (2), де Р – потужність електростанції, t – час роботи. Енергію, що виділяється під час поділу ядер урану, визначаємо за формулою Е = NЕ₀ (3), де Е₀ – енергія, що виділяється при поділі одного ядра, N – кількість ядер, яку знайдемо за формулою 

N = mN_A/M (4). Підставимо вираз (4) у формулу (3): Е = mN_AЕ₀/M (5). Підставимо вирази (5) та (2) у формулу (1):

η = РtM/mN_AE₀. Підставимо значення величин, врахувавши, що 

1 доба = 24∙3600 = 86 400 с = = 8,64∙10⁴ с:

η = (500∙10⁶∙8,64∙10⁴∙2,35∙10^-1)/(2,35∙6,02∙10²³∙3,2∙10^-11)=0,22= 22%

Відповідь : η = 22%

Задача № 3

ККД атомної електростанції потужністю 600 МВт дорівнює 28%. Знайдіть масу ядерного пального (урану-235), що витрачає електростанція кожну добу. Вважайте, що при кожному поділі ядра урану виділяється енергія 200 МеВ.

Розв’язування

Будь-який ККД визначається за формулою: η = А_кор/А, але для електроенергії можна записати η = Е_кор/Е (1), де Е_кор – це корисна енергія, яку виробляє АЕС, а Е – це енергія, що виділяється під час поділу ядер урану. Корисну енергію визначаємо за формулою 

Е_кор = Рt (2), де Р – потужність електростанції, t – час роботи. Енергію, що виділяється під час поділу ядер урану, визначаємо за формулою Е = NЕ₀ (3), де Е₀ – енергія, що виділяється при поділі одного ядра, N – кількість ядер, яку знайдемо за формулою 

N = mN_A/M (4). Підставимо вираз (4) у формулу (3): Е = mN_AЕ₀/M (5). Підставимо вирази (5) та (2) у формулу (1):

η = РtM/mN_AE₀, з цього виразу:

m = РtM/ηN_AE₀. Підставимо значення величин, врахувавши, що 

1 доба = 24∙3600 = 86 400 с = = 8,64∙10⁴ с:

 m = (600∙10⁶∙8,64∙10⁴∙235)/(0,28∙6,02∙10²³∙3,2∙10^-11) =2259 г= 2,26 кг.

Відповідь: m = 2,26 кг.

Задача № 4

Скільки води можна нагріти від 20 С до 100 С і випарити за рахунок енергії, що виділяється при поділі 9,4 г Урану-235? Вважайте, що при кожному поділі ядра урану виділяється енергія 200 МеВ. Витрати енергії не враховуйте.

Розв’язування

Енергію, що виділяється під час поділу ядер урану, визначаємо за формулою Е = NЕ₀ (1), де Е₀ – енергія, що виділяється при поділі одного ядра, N – кількість ядер, яку знайдемо за формулою 

N = m₁N_A/M, де m₁ – це маса урану (2). Підставимо вираз (2) у формулу (1): Е = m₁N_AЕ₀/M (3). Уся ця енергія за умовою задачі витрачається на нагрівання та випаровування води:

Е = Q, де кількість теплоти визначається за формулою 

Q = cm₂Δt + rm₂  = m₂(сΔt + r), де с – це питома теплоємність води, Δt – зміна температури води, m₂ – маса води, r – питома теплота пароутворення (c = 4200 Дж/кгК, r = 2,3∙10⁶ Дж/кг), тоді:

m₁N_AЕ₀/M = m₂(сΔt + r), звідки маса води

m₂ = (m₁N_AЕ₀)/[M(сΔt + r)]. Підставимо значення величин:

m₂ = (9,4∙6,02∙10²³∙3,2∙10^-11)/[235∙(4,2∙10³∙80 + 230∙10⁴)] = 1,36∙10⁵ кг = 136 т.

Відповідь: m₂ = 136 т.

Приклад контрольної роботи

Варіант №1

1.   Визначити енергію зв’язку та питому енергію зв’язку таких ядер:  ₅¹¹В; ₃₂⁷²Ge.

2.   Визначити енергетичний вихід ядерних реакцій:

₉¹⁹F + ₀¹n → ₁²H + ₈¹⁸O

₈¹⁶O + ₂⁴He → ₁¹H + ₉¹⁹F

3.   Написати позначення, яких не вистачає в таких ядерних реакціях:

₈₂²⁰⁶Pb + ₁¹H → ₀¹n + ?

₁²H + ? → ₈₄²¹⁰Po + ₂⁴He

₇₈¹⁹⁵Pt + ₀¹n → ₁¹H + ?

₁₁²⁴Na + ₁²H →  ₀¹n + ?

4.   Визначити процентний вміст Францію ₈₇²²³Fr через 3 год 18 хв, якщо його період піврозпаду становить 22 хв.

5.   Яка електрична потужність атомної електростанції, що витрачає за добу 220 г ізотопу Урану -235 і має ККД 25 %?

6.   Модель атома Резерфорда.