Úlohy 29

29.1. (29-1)Zvýši sa, alebo sa zníži pomer (počet neutrónov)/(počet protónov) v jadre, ak jadro vyžiari (a) jeden elektrón; (b) jeden protón?

29.2. Čo sa stane s pomerom počtu neutrónov a protónov, ak jadro emituje (a) časticu alfa; (b) fotón?

29.3. Vysvetli, že prečo môžeme očakávať štiepenie pri veľkom pomere počtu neutrónov a protónov v jadre oproti stabilnému jadru s rovnakým hmotnostným číslom?

29.4. Kedy je pravdepodobnejšie štiepenie: pri emisii elektrónov alebo pri emisii častíc alfa?

29.5. Predpokladajme, že jadro 235U sa rozštiepi na dve jadrá, ktorých hmotnostné čísla sú 100 a 135. Odhadni celkovú uvoľnenú energiu pomocou grafu na obr. 28.2 na str. §.

29.6. Jadro 239Pa sa rozštiepi na dcérine jadrá, ktorých hmotnostné čísla sú 80 a 159. Odhadnime celkovú uvoľnenú energiu pomocou grafu na obr. 28.2 na str. §.

29.7. (29-3) Pri difúznej separácii 235U a 238U , ktorá závisí od relatívnej rýchlosti molekúl, sa používa UF6 (hexafluorid uránu) v  plynnom stave. (a) Ktorá molekula má na danej teplote vyššiu rýchlosť, 238UF6 alebo 235UF6? (b) Aký je pomer týchto rýchlostí?

29.8. K rozdeleniu izotopov uránu sa používa aj zariadenie podobné spektrografu, ktorý pracuje na základe toho, že raz ionizované izotopy uránu majú odlišný merný náboj e∕m. (a) 235U+ alebo 238U+ má väčší merný náboj e∕m? (b) Aký je pomer merných nábojov e∕m týchto dvoch izotopov?

29.9. (29-4)Častica s hmotnosťou m čelne narazí do častice s hmotnosťou 10m, ktorá je v pokoji. Zrážka je dokonale pružná. (a) Akú časť kinetickej energie stratí v tejto zrážke častica s hmotnosťou m? (b) Po koľkých takýchto zrážkach klesne kinetická energia častice s hmotnosťou m na 5% pôvodnej hodnoty kinetickej energie?

29.10. Otázky sú rovnaké ako v úlohe 29.9 s tým rozdielom, že hmotnosť častice, ktorá je v pokoji je 2m.

29.11. (29-7) Prvé atómové bomby mali 20 kiloton. (a) Koľko joulov energie sa uvoľnilo pri ich výbuchu? (b) Koľko je to v jednotke MeV? (c) Koľko jadier 235U alebo jadier 239Pu sa muselo rozštiepiť pri výbuchu? (d) Koľko gramov uránu sa rozštiepilo pri výbuchu?

29.12. Za akú dobu produkuje menšia elektráreň s výkonom 1 MW toľko energie, ako jediná 50 kilotonová bomba?

29.13. Tepelná energia častíc pri izbovej teplote (300 K) je približne 0,026 eV. Aká je tepelná energia atomárnych a nukleárnych častíc v strede Slnka? (29-8)

29.14. V predchádzajúcich kapitolách sme hovorili o časticiach s kinetickou energiou 1 MeV s určitým neoprávneným opovrhnutím. Akú teplotu by musel mať plyn z častíc, aby mali takto vysokú kinetickú energiu? (pozri 29.13)

29.15. Ako často by sme museli nechať vybuchnúť 1 megatonovú bombu, aby za rok sa uvoľnilo toľko energie, koľko je celosvetová spotreba energie za rok?