ГДЗ по физике, 11 класс, Мякишев, номер 84.2: Закон радиоактивного распада. Период полураспада

План решения.

Для ответа на вопрос необходимо вспомнить физические основы процесса деления тяжёлых ядер. При делении ядра урана или другого тяжёлого элемента выделяется значительная энергия. Согласно закону сохранения энергии и соотношению Эйнштейна E=mc², выделение энергии означает уменьшение массы системы. Также важно рассмотреть понятие удельной энергии связи: тяжёлые ядра имеют меньшую энергию связи на один нуклон по сравнению со средними ядрами (осколками), поэтому переход к более стабильным состояниям сопровождается выделением энергии.

Вычисление и анализ утверждений.

Рассмотрим утверждение А : «суммарная масса покоя осколков меньше массы исходного ядра». Так как в процессе реакции выделяется энергия ΔE>0, то согласно формуле дефекта массы, конечная масса системы должна быть меньше начальной. Разница масс переходит в кинетическую энергию осколков и излучение. Следовательно, утверждение А верно.

Рассмотрим утверждение Б : «суммарная энергия связи нуклонов в осколках больше энергии связи в исходном ядре». Энергия связи — это энергия, которую нужно затратить, чтобы разорвать ядро на отдельные нуклоны. Чем больше энергия связи, тем устойчивее ядро. Осколки деления являются более лёгкими и устойчивыми ядрами с большей удельной энергией связи. Суммарная энергия связи всех нуклонов в продуктах реакции превышает суммарную энергию связи нуклонов в исходном ядре именно за счёт той энергии, которая выделилась при распаде (ΔE=E_{св, кон} -E_{св, нач}). Поскольку ΔE>0, то E_{св, кон} >E_{св, нач}. Следовательно, утверждение Б также верно.

Проверка и вывод.

Оба утверждения логически связаны между собой и отражают суть экзотермической ядерной реакции. Уменьшение массы покоя (утверждение А) является прямым следствием выделения энергии, а увеличение суммарной энергии связи (утверждение Б) объясняет причину этого выделения с точки зрения стабильности нуклонных систем. Таким образом, верны оба утверждения.