このマイナスはなぜついているのですか？

必解 148. <原子核> 原子核の性質に関連する次の問いに答えよ。 質量数 A,原子番号Zの不安定な原子核Xが原子核Yにα崩壊した。 初め原子核Xは静止 していた。原子核 X, Y, α 粒子の質量をそれぞれ Mo, M, m とする。 ただし, Mo> Mi+m である。また,真空中の光の速さをcとせよ。 (1) このα崩壊で発生する運動エネルギーを求めよ。 (2) α粒子の運動エネルギーを求めよ。 (3)α崩壊でつくられる運動エネルギーKのα粒子を金箔 (Au) に大量に当てたところ,α 粒子の大部分は金箔を素通りして直進したが、 ごく一部は Au 原子核に散乱された。α粒 子は Au 原子核に比べ十分に軽く, Au原子核はα粒子を散乱するときに動かないものとす る。α 粒子と Au 原子核が最も近づいたときの距離を求めよ。 ただし,電気素量を e, 静 電気力に関するクーロンの法則の定数をん とせよ。 また, 初めα 粒子は Au 原子核から十 分に離れていたので, そのときの無限遠点を基準にした静電気力による位置エネルギーは 0 とみなすものとする。 天然の放射性元素ウラン 288U, ウラン23Uは放射性崩壊する。 (4) 292U 原子核がn回のα崩壊とん回のβ崩壊を経て, ラジウム Ra が生じた。 n とんを求 めよ。 (5)23Uの半減期を 7.5×106 年, 2Uの半減期を4.5 × 10 年とする。 現在, 地上における 28Uと282Uの天然の存在比は1:140 である。 4.5×10 年前の存在比を求めよ。 (6)292U 原子核1個が遅い中性子との衝突により核分裂するとき, 2.0×10℃eVのエネルギ ーを放出するものとする。 毎秒1.1×10-7kgの2U が核分裂するとき, 1秒間に放出され るエネルギーをJ (ジュール)単位で求めよ。 ただし, 電気素量 e=1.6×10-19C, アボガド [19 大阪市大〕 ロ定数 NA=6.0×1023/mol, 28Uの1mol当たりの質量を235g とする。

最後の文について質問です。なぜ軽い原子核は核融合を起こしやすく、重い原子核は核分裂を起こしやすいのかがいまいちよく分からないので教えてほしいです。

とう かせい 質量とエネルギーの等価性 アインシュタインの相対性理論によると, 質 量はエネルギーの1つの形態であり, 質量mがエネルギーに転化すると mc2 だけのエネルギーEが発生する。 E=mc2 mc2 は静止エネルギーとよばれる。 ちょっと一言 質量はいわばエネルギーの貯蔵庫。 mc' は鉛筆が一本消滅する と,大都市が吹っ飛ぶくらいの大きなエネルギーだが,原子核反応 というkey がないと貯蔵庫の扉は開かない。なお, 単位は m[kg], c [m/s]ならE[J] だ。単位的には1/2m2と同じこと。 結合エネルギー 質量の大きなものほど静止エネルギーが大きいから,バ ラバラ状態の方が原子核の状態より高いエネルギーにあることになる。 そ のエネルギー差を結合エネルギー ⊿E という。 AE=Am c² 結合エネルギーは質量欠損⊿m と兄弟関係の量だ。 かくりょく ちょっと一言 原子核をバラバラにしようと思うと, 核子間に働く引力 (核力) に逆らって外から力を加え, 引きはがしていくという仕事をしなけ ればならない。この加えた仕事 (エネルギー)が質量という貯蔵庫に 蓄えられ, バラバラ状態の方が重くなるというわけだ。 結合エネル ギーは結合を壊しバラバラにするためのエネルギーだ。 High 結合エネルギーを核子数 (質量数) で割った値⊿E/A を核子1個当たり の結合エネルギーという。 これは原子核の安定性の目安になり、値の大き なものほど安定である。 原子核から核子1個を抜き出せば残りはもはや別 の原子核になるからだ。 たとえば酸素0から陽子1個を取れば窒素 Nに なってしまう。 かくゆうごう 軽い原子核はまとまった方が安定で核融合を起こしやすく, 重い原子核 は分かれた方が安定で核分裂を起こしやすい。

核融合反応について、(2)でHの原子量が１であるからHの原子核数はアボガドロ数6.0×10^23個であるという説明がわからないです。噛み砕いて説明してくださるとありがたいです。

図ここがポイント 1000J (1000J/s 1000W) のエネルギーを1時間使ったときのエネルギーのことである。 量は1であるから, アボガドロ数個のHの質量が1gである。 電力使用量 (kWh) とは、毎秒 核融合においても, 反応で失われた質量 4m によるエネルギーE=Amc² が解放される。 Hの原子 347 (1) この反応で失われる質量 4m 〔kg〕は =4.388×10-29kg ⊿m=(1.6726×10-27) ×4-{(6.6447×10-²7) + (9.1×10^31)×2} よって E=mc² = (4.38×10-29) × ( 3.0×10) 20 = 3.942×10-12 ≒3.9×10-12 J (2) H の原子量は1であるから, 1g の H の原子核数はアボガドロ数 るので 6.0×1023個 である。 H 原子核4個によって(1) のエネルギーが解放され N 4 W=EX- ×- = (3.94×10-12) X- =5.91×10"≒5.9×10" J (3)1kWh=1000W x 1h = 1000J/sx3600s=3.6×10° J 6.0×1023 4 であるから, 平均的な家庭が1年間に消費するエネルギーは 300 (kWh)x (3.6×10×12(か月分) = 1.296×10'J よって, 求める年数は (2) の答えを用いて 5.91 x 1011 1.29×1010 ≒46年 である。 1 有効数字は2桁であるが, 途中式や前の答えを引用する ときは1桁多くとる。

（３）の問題 質量数とアボガドロ数を用いた計算のしかたがわかりません 僕のノートのように計算しては行けないのですか？

反応の前後で減少した量を GM とすると、 JM (反応) - 反応後の質量) AM= (26.9744+1,0087) -(23.9849+4.0015) =-3.3×10 u (2) (1) JMが負となったので、反応後の質量 leV=1.60×10-19Jなので, 4.92×10-13 1.60×10-19 指針 反応前後での質量の減少を⊿M とす ると, 4M2 のエネルギーが放出される。 (3) では, Uの原子数を求め, エネルギーを計算する。 (1) 反応前の質量の和は, 234.9935+1.0087=236.0022u 反応後の質量の和は, 139.8918+92.8930+3×1.0087=235.8109u =3.07 x 10°eV=3.07MeV 3.1 MeV のエネルギーが吸収された。 基本例題88 ウランの核分裂 ウランの原子核に中性子 in が衝突し, 次のような核分裂がおこった。 U÷n →→→→ ¹8Xe+Sr+3n 表には、各原子核と中性子の質量を示す。 1u=1.66×10-27kg, 真空中の光速を3.00×10°m/s, アボガドロ定数を6.02×1023/mol とする。 質量の減少は 236.0022-235.8109-0.1913 u (2) 反応によって減少した質量をkg に換算する。 AM = 0.1913×(1.66×10-27) = 3.175×10-28kg 基本問題 606,607,608,609 in 38Sr 1404 (1) この反応における質量の減少は何uか。 (2) Uの原子核1個あたりから放出されるエネルギーは何Jか。 (3) 1.00gのUがすべて核分裂をしたとき, 放出されるエネルギーは何Jか。 1.00 235 235T 1.0087 u 92.8930u 139.8918u 234.9935 u 放出されたエネルギーEは,E=⊿Mc² から . E=3.175×10-28 × ( 300×108) 2 = 2.857×10- ….. ① 2.86×10-1J (3) 1.00gの25Uの原子数は、質量数が235 な ので, x (6.02×1023) = 2.561×1021 求めるエネルギーE' は, ①の値から. E'=(2,857×10-1)×(2.561×1021) =7.316×10¹0 J 7.32×10¹0 J

ここの計算長すぎて頭がおかしくなるのですがテクニックとかありますか？

E₁=E-E'=E- -8/1- 1+ =662 X =477 keV 1+ E mc² 1+ 1 E mc² E=662keV, mc²=511keV, 0を代入して, E-662x/1- =662×(1- E (1-cos) 1 662 511 (1-cos) X2 511+662×2-511 511+662×2 4.8×10² keV = 662 X 511 511+662×2 662×2 511+662x2.

この問題pとΦとΘ使って良いと書いてないのですが 誤植ですか？

条件 していることを確かめよ。 (2) 0=30°において, (3) 0°30°の範囲内で角度を大きくしていく間, 反射された電子線が強くなるの (16. 福岡教育大改) は何回あるか。 線が物質中に入射し, コン プトン効果がおこって電子が散乱された。 図のように, 入射y線と散乱線の波長をそれぞれ入,X', エネル ギーをE,E' とし,散乱された電子の質量をm,運動 量をpとする。また,入射y線の方向に対する散乱角 を, y線と電子でそれぞれ0,とし, プランク定数 をh.光速をc とする。 次の各問に答えよ。 (1) 入射y線,散乱y線, 電子からなる系において,入射y線の入射方向とそれに直角 な方向について,それぞれ運動量保存の式を示せ。 入, i', h を用いて答えよ。 h (1-cose) と表される。このとき,散乱線の mc やや難 585. コンプトン効果 (2) 散乱y線の波長 入' は, i'=入+ エネルギーE'が,E' = E mc2 E 1+ -(1-cos) 入射線 A, E となることを示せ。 物質 散乱線 X. E 0 8 m.p (3) 散乱された電子のエネルギーが最大になる角6を求めよ。 (4) セシウム137Cs から発生するエネルギー 662keVァ線を入射させる。 (3)の条件 の場合,電子に与えられるエネルギーは何 keV か。 桁で求めよ。 mc² = 511keV とし,有効数字 2 (11. 慶應義塾大改) 例題49 ヒント 584 (2) 隣りあう2つの結晶面で反射する電子線の経路差は, 2dsin30°である。 585 (3) エネルギー保存の法則から、E'が最小のときに電子のエネルギーが最大となる。

これを全く習っていなくて全然わかりません。 教えてください

物理の問題にチャレンジ 村体で表される物理量は本来単位を含んだ量であるが,解答編も含めて,ここでは複雑になることを激 けるためにほとんどの問題で省略している。また。有効数字を考慮しなくてよい。 N1 9 M1をrで表せ。また, r= のとき。 - を求めよ。 n2 1 ni= 10 r+1 とする。 9, , n2= n2 (or-ar (Dr-lOr 質量 m =9×10-31 と等価なエネルギー mc? を計算せよ。 cは光速で, c=3× 10° とする。 evm) dma 3 質量 M=1.4× 100, 半径 R=7×10° の天体がある。重力定数G=7×10-1 を用いて, 表面で GM の重力加速度 を計算せよ。 R? m) em0L8) S. 長さ!= 39.2 の振り子の周期 2x, KE te) 4 を計算せよ。πは円周率, gは重力加速度で, π= 3.1, g= 9.8とする。 (mog) Copoool 30