10. 42-ші элементте барлық ядролары алынған. Оның ядросының толықтық массасы 4,002603 ат.м.е. (а) 1 ат.м.е. кілограммға

Содержание вопроса: Атомная физика

Инструкция: Задача, которую вы предоставили, связана с атомной физикой и массовыми числами атомов. Для решения задачи нам понадобятся данные об исходных элементах.

(а) Решение: Дано, что общая масса ядра составляет 4,002603 ат.м.е. Масса 1 ат.м.е. эквивалентна массе 1,66053906660 × 10^-27 кг. Для нахождения количества атомов в 1 ат.м.е. мы можем поделить общую массу ядра на массу 1 ат.м.е.:

4,002603 ат.м.е. / 1,66053906660 × 10^-27 кг ≈ 2,40892 × 10^26 атомов.

Таким образом, в 42-м элементе содержится примерно 2,40892 × 10^26 атомов.

(b) Решение: Чтобы найти массу гелия, мы должны узнать массу одного атома гелия. Для этого нам даны массы протона (mp = 1,6726×10^-27 кг) и нейтрона (mn = 1,6749×10^-27 кг). Масса одного атома гелия будет равна сумме масс двух протонов и двух нейтронов:

Масса гелия = 2 × (масса протона) + 2 × (масса нейтрона) =
2 × 1,6726×10^-27 кг + 2 × 1,6749×10^-27 кг =
6,691 × 10^-27 кг.

Таким образом, масса гелия составляет 6,691 × 10^-27 кг.

(с) Решение: Зарядовая энергия гелия может быть вычислена, используя формулу:

Зарядовая энергия = заряд элементарного заряда × количество зарядов.

Для гелия элементарный заряд равен электронному заряду (e = 1,602176634×10^-19 Кл) и количество зарядов равно заряду атома гелия (2):

Зарядовая энергия = 1,602176634×10^-19 Кл × 2 = 3,204353268×10^-19 Кл.

Таким образом, зарядовая энергия гелия составляет 3,204353268×10^-19 Кл.

(d) Решение: Тегическая энергия гелия, также известная как энергия связи ядра, может быть вычислена как разность между массой ядра гелия и суммой масс протонов и нейтронов в отдельности:

Тегическая энергия = (масса ядра гелия - (масса 2 протонов + масса 2 нейтронов)) × c^2,

где c - скорость света.

Вставив значения, получим:

Тегическая энергия = (4,002603 ат.м.е. - (2 × масса протона + 2 × масса нейтрона)) × (2,998 × 10^8 м/с)^2.

Вычислив это, мы получим заключительный ответ.

Основные формулы:
- 1 ат.м.е. = 1,66053906660 × 10^-27 кг;
- Зарядовая энергия = заряд элементарного заряда × количество зарядов;
- Тегическая энергия = (масса ядра - (масса протона × количество протонов + масса нейтрона × количество нейтронов)) × c^2.

Дополнительное упражнение: Напишите зарядовую энергию и тегическую энергию для атома гелия, учитывая, что у него 3 протона и 2 нейтрона (mp = 1,6726∙10^-27 кг, mn = 1,6749∙10^-27 кг).