تمارين مصححة : النوى الكتلة و الطاقة

تمارين التحولات النووية: جزء النوى الكتلة والطاقة خاص بالسنة الثانية من سلك الباكالوريا علوم. يضم مجموعة من التمارين مختلفة الصعوبة من درس التحولات النووية.

تمرين 1: أساسيات الدرس  - النوى الكتلة و الطاقة

نعتبر معادلة التحول النووي التالي:

1.   عرف النقص الكتليΔm وطاقة الربط  E_l بالنسبة لنواة 

2.      أكتب تعبير حصيلة الطاقة ΔE المرافقة لهذا التحول النووي (تعبيرين أساسيين).

3.      تطبيق (انشطار نواة الأورانيوم): نعتبر معادلة الانشطار النووي التالي.

        أ-أحسب النقص الكتلي الموافق للتحول النووي.

        ب-تحرر نواه واحدة من الأورانيوم235 خلال هذا الانشطار طاقة  174,46 MeV  أوجد هذه القيمة العددية.

         ج-احسب الطاقة المحررة لغرام واحد من الأورانيوم  235.

معطيات:

وحدة الكتلة الذرية:  1u=1,66054x10^-27kg  و 1u=931,5MeV/c²

تمرين 2: معادلة الاندماج النووي - النوى الكتلة و الطاقة.

نعتبر معادلة الاندماج النووي التالي

1.أحسب النقص الكتلي المرافق للتحول النووي:

2.يحرر هذا التفاعل طاقة  ΔE₂|=17,6 MeV|. أوجد هذه القيمة العددية.

3.أنشئ مخطط الطاقة للاندماج النووي المدروس.

4.في هذا التفاعل تتدخل خمس نويات (2+3) ,أحسب الطاقة e₂  المحررة بالنسبة لكل نوية.

5. في تطبق التمرين الأول عدد النوى المتدخلة في تفاعل الانشطار هو 236 والطاقة المحررة هي

   ΔE₁|= 174,46 MeV|.

              أ. أحسب الطاقة المحررة e₁  عند تفاعل الانشطار بالنسبة لكل نوية.

            ب. أحسب النسبة r=  e₂/ e₁ .ما تعليقك على النتيجة !.

المعطيات: 1u=931,5MeV/c² 

تمرين 3 : طاقة الربط و استقرار النواة - - النوى الكتلة و الطاقة

نعتبر نواة التريتيوم نظير عنصر الهيدروجين

1. أحسب النقص الكتلي لهذا النظير.

2. استنتج طاقة الربط للنواة.

3. أحسب طاقة الربط بالنسبة لنوية.

نعطي:

m_p=1,00727u ; m_n=1,00867u ; 1u=931,5MeV/c²  و m(³H)=3,0165u

تمرين 4: اكتشاف النشاط الإشعاعي الصناعي. - النوى الكتلة و الطاقة

تم الإنتاج الصناعي للفسفور 30 سنة 1934.حيث قام العالمان فريدريك إيرين وجوليو كيري بقذف نواة الألمنيوم بواسطة الدقائق ألفا α. معادلة التفتت هي:

1.      حدد اسم وتركيب الدقائق ألفا α.

يتفتت عنصر الفسفور ببعث دقائق X إلى عنصر السليسيوم  30,وهو نظير مستقر.

      2. بكتابة قوانين الانحفاظ، حدد طبيعة الدقائق X و p.

3. استقرار نوى الفسفور:

أ‌. أحسب بالجول ثم بالميغا إلكترون-فولط MeV طاقة الربط بالنسبة للنواه ³⁰P.  واستنتج طاقة الربط بالنسبة لنوية.

ب‌. قارن استقرار نوى الفسفور 31 و30. استنتج.      

معطيات:

1u=1,66054.10^-27kg 

   eV = 1,602 18 × 10^-19 J

m( proton) = 1,00728 u 

m(³⁰P)=30,973762u

 m( neutron) = 1,00866 u

طاقة الربط بالنسبة لنوية لنواة الفسفور 31 هي:

El /A = 8,48 MeV/nucléon

مقتطف من جدل الترتيب الدوري.

 

تمرين 5: الطاقة المحررة لانشطار عنصر الأورانيوم 235. - النوى الكتلة و الطاقة

عديدة هي الانشطارات الممكنة لعنصر الأورانيوم 235. نعتبر الانشطار النووي الذي يولد نواة السترونتيوم 95 و نواه الكسينون 139 حسب المعادلة التالية:

1.      حدد قيمة العدد x.

2.      حدد النقص الكتلي المرافق لتفاعل انشطار نواة اليورانيوم 235.واستنتج الطاقة المحررة  ثم بالميكا إلكترون-فولط MeV عن هذا التحول.

3.      احسب بالجول الطاقة المحررة عند انشطار غرام واحد من اليورانيوم ²³⁵ U.

نعطي : 1u=1,66054x10^-27kg   و  1u=931,5MeV/c²   و  1eV =1, 6.10^-19J

تمرين 6: استغلال مخطط الطاقة و تفاعل الاندماج .-- النوى الكتلة و الطاقة

 من خلال تفاعل اندماج كل من التريتيوم   و الدوتريوم  نحصل على الهيليوم  و نترون  .

1- أكتب معادلة تفاعل الاندماج الحاصل.

2-في الشكل جانبه نمثل مخطط الطاقة الموافق لتفاعل الأندماج .

أ- احسب طاقة الربط E_l لنواة الهيليوم .

ب- استنتج الطاقة الناتجة |ΔE| عن هذا التفاعل.

3- حدد الطاقة الناتجة عن تفاعل مول واحد من التريتيوم و مول واحد من الدوتريوم .

 معطيات : 1Mev=1,6022.10^-13j  و N_A=6,022.10²³mol^-1        

***