Объяснение:
Определить КПД атомной электростанции, мощность которой 6 МВт, если в течение суток в реакторе используется 35 г Урана-235?
При делении одного ядра урана выделяется энергия 200 МэВ.
(1 эВ = 1,6·10⁻¹⁹ Дж).
Дано:
N = 6 МВт = 6·10⁶ Вт
t = 1 сутки = 86 400 c
m = 37 г
M = 235 г/моль - молярная масса урана-235
q₁ = 200 МэВ = 200·10⁶ эВ
e = 1,6·10⁻¹⁹ Кл
Nₐ = 6,02·10²³ моль⁻¹
КПД - ?
1)
Найдем количество радиоактивного вещества:
ν = m / M = 35 / 235 ≈ 0,15 моль
2)
Находим число распавшихся атомов:
N = ν·Nₐ = 0,15·6,02·10²³ ≈ 9·10²²
3)
Находим выделившуюся энергию:
Q = N·q₁·e = 9·10²²·200·10⁶·1,6·10⁻¹⁹ ≈ 2,9·10¹² Дж (1)
4)
Полезная энергия:
Q₁ = N·t = 6·10⁶·86 400 ≈ 0,5·10¹² Дж (2)
5)
КПД = Q₁·100% / Q = 0,5·10¹² · 100% / (2,9·10¹²) =
= 50 / 2,9 ≈ 17 %
Атомная масса (точнее, массовое число) -обозначено как "A" - это суммарное количество протонов и нейтронов в ядре атома.
При бета(минус) распаде это число не меняется, но один из нейтронов превращается в протон (при этом испускаются электрон и электронное антинейтрино).
Число протонов определяет заряд ядра (обозначен как "Z") и принадлежность атома в целом к конкретному химическому элементу.
Добавился один протон- значит заряд увеличился на единицу, и один химический элемент превратился в другой, соседний по таблице Менделеева (с номером, на единицу больше).
Уточнения:
Если говорить не о массовом числе, а именно о массе ядра, то она немного изменится (уменьшится, т.к. протон немного легче нейтрона).
Также, бывает и бета плюс распад, когда наоборот, один из протонов превращается в нейтрон.
