Оцените энергию, которая выделится при образовании 1 г гелия 2/4Не из протонов и нейтронов. Масса протона m p =1,00728 а. е. м., масса нейтрона m n =1,00866 а. е. м., масса ядра гелия m He=4,00260 а. е. м. 1 а. е. м. =931,5 МэВ.

Для оценки энергии, выделившейся при образовании ядра гелия из протонов и нейтронов, нужно рассчитать дефект массы.

1. Состав ядра гелия-4:

• Ядро гелия-4 (⁴₂He) состоит из 2 протонов и 2 нейтронов.

2. Расчет суммарной массы отдельных частиц:

• Масса 2 протонов = 2 * m_p = 2 * 1,00728 а.е.м. = 2,01456 а.е.м.
• Масса 2 нейтронов = 2 * m_n = 2 * 1,00866 а.е.м. = 2,01732 а.е.м.
• Суммарная масса = 2,01456 + 2,01732 = 4,03188 а.е.м.

3. Расчет дефекта массы (Δm):

• Дефект массы = (Суммарная масса отдельных частиц) - (Масса ядра гелия)
• \[ \Delta m = 4,03188 \text{ а.е.м.} - 4,00260 \text{ а.е.м.} = 0,02928 \text{ а.е.м.} \]

4. Расчет выделившейся энергии (E) по формуле E=Δmc² (используя эквивалент 1 а.е.м. = 931,5 МэВ):

• \[ E = \Delta m \times 931,5 \text{ МэВ/а.е.м.} \]
• \[ E = 0,02928 \text{ а.е.м.} \times 931,5 \text{ МэВ/а.е.м.} \approx 27,29 \text{ МэВ} \]

Это энергия, которая выделяется при образовании ОДНОГО ядра гелия.

5. Расчет энергии для 1 г гелия:

• Молярная масса гелия (⁴₂He) ≈ 4 г/моль.
• Количество вещества в 1 г гелия = масса / молярная масса = 1 г / 4 г/моль = 0,25 моль.
• Число ядер в 0,25 моль гелия = количество вещества * число Авогадро (N_A ≈ 6,022 × 10²³ частиц/моль)
• Число ядер = 0,25 моль * 6,022 × 10²³ частиц/моль ≈ 1,5055 × 10²³ ядер.
• Общая выделившаяся энергия = (Энергия на 1 ядро) * (Число ядер)
• \[ E_{общ.} = 27,29 \text{ МэВ/ядро} \times 1,5055 \times 10^{23} \text{ ядер} \approx 4,11 \times 10^{24} \text{ МэВ} \]

Переведем в Джоули (1 МэВ ≈ 1,602 × 10^-13 Дж):

• \[ E_{общ.} \approx 4,11 \times 10^{24} \text{ МэВ} \times 1,602 \times 10^{-13} \text{ Дж/МэВ} \approx 6,58 \times 10^{11} \text{ Дж} \]

Ответ: Примерно 6,58 × 10¹¹ Джоулей (или 4,11 × 10²⁴ МэВ).