ГДЗ · Фізика · 9 клас

Сторінка 267

Фізика, Бар’яхтар В. Г., Божинова Ф. Я., Довгий С. О., Кірюхін М. М., Кірюхіна О. О., за ред. Довгого С. О., 2026 · № 1 (с. 267)–5 (с. 267) · 5 завдань

Повні розв’язки, як у зошиті. Хочеш розібратися самостійно — під кожним завданням є «Пояснення з репетитором».

§ 34. Ланцюгова ядерна реакція. Ядерний реактор

Завдання 1 (с. 267)

Енергія розпаду одного моля урану-235

Під час розпаду одного ядра урану-235 виділяється $3, 2 \cdot 1 0^{- 11}$ Дж енергії. Потрібно знайти загальну енергію, що виділяється при розпаді одного моля (кількість речовини — 1 моль) цього ізотопу.

Розв’язання

Запишемо дані та формулу для знаходження загальної енергії $E_{заг}$ :
$N_{A} = 6, 02 \cdot 1 0^{23}$ ядер/моль;
$E_{0} = 3, 2 \cdot 1 0^{- 11}$ Дж (енергія одного ядра);
$E_{заг} = E_{0} \cdot N_{A}$ .
Виконаємо множення:
$E_{заг} = (3, 2 \cdot 1 0^{- 11}) \cdot (6, 02 \cdot 1 0^{23})$ Дж;
$E_{заг} \approx 19, 264 \cdot 1 0^{12}$ Дж.

Відповідь:

При розпаді одного моля урану-235 виділяється приблизно $1, 93 \cdot 1 0^{13}$ Дж енергії.

Завдання 2 (с. 267)

Ланцюжок перетворення енергії на АЕС

Розташувати види енергії в правильній послідовності, щоб відтворити процес роботи атомної електростанції. Варіанти:
А — Ядерна енергія;
Б — Електрична енергія;
В — Механічна енергія;
Г — Внутрішня енергія теплоносія;
Д — Внутрішня енергія пари.

Розв’язання

Першочерговий етап — виділення енергії при поділі ядра: А (Ядерна енергія).
Ця енергія нагріває теплоносій (зазвичай воду), збільшуючи її внутрішню енергію: Г (Внутрішня енергія теплоносія).
Гаряча вода перетворюється на пару, яка має високу внутрішню енергію: Д (Внутрішня енергія пари).
Пара розкручує лопаті турбіни, надаючи їй механічного руху: В (Механічна енергія).
Турбіна приводить у рух генератор, який виробляє струм: Б (Електрична енергія).

Відповідь:

Правильна послідовність перетворень енергії: А $\to$ Г $\to$ Д $\to$ В $\to$ Б.

Завдання 3 (с. 267)

Розрахунок енергії та еквівалент дров

На кожен $1 м^{2}$ горизонтальної поверхні щосекунди потрапляє $650 Дж$ сонячної енергії. Потрібно знайти: 1) кількість енергії, що потрапляє за годину на дах площею $100 м^{2}$ ; 2) масу сухих дров (у кг), яку треба спалити для отримання цієї енергії.

Розв’язання

Знайдемо загальну площу даху: $S = 100 м^{2}$ . Кількість секунд у годині: $t = 3600 с$ . Загальна енергія, що потрапляє на $1 м^{2}$ за годину: $E_{1} = 650 Дж / с \cdot 3600 с = 2340000 Дж$ .
Знайдемо повну енергію для площі $100 м^{2}$ : $E_{заг} = E_{1} \cdot S = 2340000 Дж \cdot 100 = 234000000 Дж = 234 МДж$ .
Візьмемо питому теплоту згоряння сухих дров $q \approx 10 МДж / кг$ (стандартне значення для розрахунків). Знайдемо масу дров: $m = \frac{E _{заг}}{q} = \frac{234 МДж}{10 МДж / кг} = 23, 4 кг$ .

Відповідь:

Енергія становить $234 МДж$ , маса дров — приблизно $23, 4 кг$ (залежить від вологості та типу дров).

Завдання 4 (с. 267)

Енергія від ділення урану-235

Необхідно знайти загальну енергію, що виділяється при діленні $1 г$ урану-235. Відомо, що при поділі одного ядра вивільняється $E_{0} = 3, 2 \cdot 1 0^{- 11} Дж$ .

Розв’язання

Знайдемо масу одного ядра урану-235: $m_{0} \approx 3, 9 \cdot 1 0^{- 25} кг$ .
Обчислимо кількість ядер у $1 г$ ( $0, 001 кг$ ) урану: $N = \frac{0 , 001 кг}{3 , 9 \cdot 1 0 ^{- 25} кг} \approx 2, 56 \cdot 1 0^{21}$ ядер.
Знайдемо загальну енергію: $E_{заг} = N \cdot E_{0} = (2, 56 \cdot 1 0^{21}) \cdot (3, 2 \cdot 1 0^{- 11} Дж) \approx 8, 2 \cdot 1 0^{10} Дж$ .

Відповідь:

Від ділення $1 г$ урану-235 можна отримати приблизно $8, 2 \cdot 1 0^{10} Дж$ енергії.

Завдання 5 (с. 267)

Природна ланцюгова реакція в історії

Потрібно дізнатися місце та час, коли на Землі відбулася природна ланцюгова ядерна реакція.

Розв’язання

Визначаємо місце: природне радіоактивне джерело (НДР) «Оксфолд» в Онтаріо, Канада.
Визначаємо час: близько 1{,}7–2 мільярди років тому.
Пояснюємо причину: тоді концентрація ізотопу урану-235 становила близько $3%$ (порівняно з $0, 7%$ сьогодні), що дозволило підтримувати ланцюгову реакцію в пористих пісках.

Відповідь:

Природна ланцюгова ядерна реакція відбулася близько 2 мільярди років тому в провінції Онтаріо (Канада) у природному радіоактивному джерелі «Оксфолд».