Определите дефект массы ядра ⁶₃Li. Выделяется или поглощается энергия при бомбардировке таких ядер ядрами дейтерия: ⁶₃Li + ²₁H → ⁴₂He + ⁴₂He? Массы ядер: ⁶₃Li – 6,0135 а. е. м., ⁴₂He – 4,0015 а. е. м.

Пошаговое решение:

• Шаг 1: Определение дефекта массы ядра ⁶₃Li

Дефект массы — это разница между суммой масс нуклонов (протонов и нейтронов) в свободном состоянии и массой ядра. Для ядра ⁶₃Li, содержащего 3 протона и 3 нейтрона, дефект массы можно рассчитать, зная массы протона и нейтрона.

Масса протона (mp) ≈ 1,00728 а. е. м.

Масса нейтрона (mn) ≈ 1,00866 а. е. м.

Масса ядра ⁶₃Li (mLi) = 6,0135 а. е. м.

Дефект массы (Δm) = 3 * mp + 3 * mn − mLi

Δm = 3 * 1,00728 + 3 * 1,00866 − 6,0135

Δm = 3,02184 + 3,02598 − 6,0135

Δm = 6,04782 − 6,0135

Δm ≈ 0,03432 а. е. м.

• Шаг 2: Анализ ядерной реакции

Реакция: ⁶₃Li + ²₁H → ⁴₂He + ⁴₂He

Масса ядра дейтерия (²₁H или D) ≈ 2,01410 а. е. м.

Масса ядра гелия (⁴₂He) = 4,0015 а. е. м. (дано в условии)

Суммарная масса исходных ядер (m₁) = mLi + mD = 6,0135 + 2,01410 = 8,0276 а. е. м.

Суммарная масса конечных ядер (m₂) = 2 * mHe = 2 * 4,0015 = 8,0030 а. е. м.

Разница масс (ΔM) = m₁ − m₂ = 8,0276 − 8,0030 = 0,0246 а. е. м.

• Шаг 3: Определение выделения или поглощения энергии

Если разница масс (ΔM) положительна, то энергия выделяется (экзотермическая реакция). Если отрицательна — поглощается (эндотермическая реакция).

В данном случае ΔM = 0,0246 а. е. м. > 0, следовательно, энергия выделяется.

Чтобы определить количество выделившейся энергии, умножим разницу масс на эквивалент энергии в МэВ:

1 а. е. м. ≈ 931,5 МэВ

Выделившаяся энергия (E) = ΔM * 931,5 = 0,0246 * 931,5 ≈ 22,91 МэВ

Ответ: дефект массы ядра ⁶₃Li составляет примерно 0,03432 а. е. м., а в результате реакции выделяется энергия.