Среднесуточное потребление мощности в некотором доме составляет 300 Вт. Какая масса урана - 235 должна поделиться, чтобы удовлетворить годовую потребность такого дома в энергии? Предполагается, что при каждом делении ядра высвобождается энергия 200 МэВ


Определим сколько всего энергии W будет использовано в доме за год. Это будет равно произведению мощности P потребителей на время потребления t.

W=Pt     (1)

Количество ядер n, которые должны поделиться, чтобы выделилась такая мощность:

$n=\frac{W}{E_0}=\frac{Pt}{E_0}$            (2)

где Еo - энергия, которую дает одно поделившееся ядро (см. условие задачи)

Согласно закону Авогадро  в одном моле вещества содержится количество молекул:

$N_0=6,022*10^{23}$   

Один моль урана 235 - это количество урана, масса которого численно равна атомной массе урана 235 по таблице Менделеева, а это (гуглим):  

$m_0=235*10^{-3}$  кг

Таким образом, искомая необходимая масса урана может быть выражена формулой:

$m=\frac{nm_0}{N_0}=\frac{Ptm_0}{E_0N_0}$  

Да, надо бы не забыть перевести заданные в условии МэВ в Джоули, то есть 

200 мегаэлектронвольт = 3,20435466 x 10-11 Джоуль

В году 31 556 926 секунд 

$m=\frac{300*31556926*235*10^{-3}}{3,20435466*10^{-11}* 6,022*10^{23}}=115305639776*10^{-15}$

$m\approx 0,115*10^{-3}$ кг

Это всего лишь 115 граммов урана хватит, чтобы обеспечить дом на целый год энергией.

Комментарии