ملف تدريبي: طاقة الترابط النووي والتفاعلات النووية

في هذا الملف التدريبي، سوف نتدرَّب على ربط كتلة النواة بكتلة الجسيمات المُكَوَّنة منها النواة وطاقة الترابط النووي.

س١:

انفجار مستعر أعظم لنجم كتلته 2.00×10 kg، نتج عنه 1.00×10 J من الطاقة.

كم كيلوجرامًا من الكتلة تحوَّل إلى طاقة أثناء الانفجار؟

  • أ 7 . 1 1 × 1 0 kg
  • ب 3 . 3 3 × 1 0 kg
  • ج 3 . 7 0 × 1 0 kg
  • د 1 . 3 3 × 1 0 kg
  • ه 1 . 1 1 × 1 0 kg

ما نسبة Δ𝑚/𝑚؛ الكتلة التي تدمرت إلى الكتلة الأصلية للنجم؟

  • أ 4 . 0 5 × 1 0 1
  • ب 6 . 3 5 × 1 0 1
  • ج 5 . 5 6 × 1 0 1
  • د 2 . 3 2 × 1 0 1
  • ه 3 . 2 8 × 1 0 1

س٢:

للبروتونات طاقة سكون مقدارها 938.28 MeV، وللنيوترونات طاقة سكون مقدارها 939.57 MeV، وللإلكترونات طاقة سكون مقدارها 511 keV. اتحدت ست ذرات هيدروجين مع ست نيوترونات لتشكل ذرة C. ما مقدار الطاقة الناتجة عن هذا الاندماج، إذا كانت وحدة الكتل الذرية تكافئ 931.494 MeV؟

س٣:

لدينا التفاعل 𝑛++𝛾HeHe. افترِض أن المُتفاعِلات كانت في البداية في حالة سكون.

أوجد مقدار الطاقة المُنتقِلة إلى He.

  • أ 6 . 8 3 × 1 0 MeV
  • ب 5 . 6 8 × 1 0 MeV
  • ج 6 . 4 0 × 1 0 MeV
  • د 7 . 1 9 × 1 0 MeV
  • ه 5 . 9 4 × 1 0 MeV

أوجد مقدار الطاقة المُنتقِلة إلى أشعة جاما.

س٤:

احسب طاقة الترابط لكل نيوكليون من Fe. استخدم القيمة 55.9349 u للكتلة الذرية لـ Fe، والقيمة 1.0073 u لكتلة السكون للبروتون، والقيمة 1.0087 u لكتلة السكون للنيوترون، والقيمة 0.00055 u لكتلة السكون للإلكترون.

س٥:

قدرة الخَرْج الكهربية لمُفاعِل نووي كبير 900 MW. تبلغ كفاءة هذا المُفاعِل النووي 35.0% في تحويل الحرارة المُنبعِثة من التفاعلات النووية إلى طاقة كهربية.

ما قدرة الخرج الحرارية؟

  • أ 2 . 2 8 × 1 0 MW
  • ب 2 . 1 2 × 1 0 MW
  • ج 2 . 7 0 × 1 0 MW
  • د 2 . 4 1 × 1 0 MW
  • ه 2 . 5 7 × 1 0 MW

ما عدد أنوية 235U التي تتعرَّض للانشطار في كلِّ ثانية، بافتراض أن مُتوسِّط الطاقة المُحرَّرة لكلِّ عملية انشطار 200 MeV؟

  • أ 1 . 1 2 × 1 0
  • ب 1 . 0 6 × 1 0
  • ج 9 . 7 8 × 1 0
  • د 8 . 8 5 × 1 0
  • ه 8 . 0 4 × 1 0

ما كتلة 235U التي تعرَّضت للانشطار في 1 year من تشغيل المُفاعِل بقدرته الكاملة؟

  • أ 830 kg
  • ب 991 kg
  • ج 603 kg
  • د 449 kg
  • ه 772 kg

س٦:

القدرة الناتجة من الشمس تساوي 4×10 W. 90% من طاقة الشمس تنتج من تفاعلات بروتون-بروتون المتسلسلة.

إذا كان تفاعل بروتون-بروتون المتسلسل ينتج 26.7 MeV من اندماج أربعة بروتونات إلى نواة هليوم، فما عدد البروتونات المستنفدة في الثانية؟

  • أ 1 0
  • ب 3 × 1 0
  • ج 8 × 1 0
  • د 1 0
  • ه 5 × 1 0

إذا كان تفاعل بروتون-بروتون المتسلسل ينتج اثنين من النيوترينو‎، فكم نيوترينو يجب أن يكون موجودًا في الثانية لكل متر مربع عند سطح الأرض من تلك العملية؟

  • أ 6 × 1 0
  • ب 1 0
  • ج 2 × 1 0
  • د 8 × 1 0
  • ه 2 × 1 0

س٧:

كفاءة محطة طاقة نووية تقوم بتحويل الطاقة الناتجة عن الانشطار النووي إلى طاقة كهربية تساوي 35.0%. ما مقدار الكتلة التي دُمرت خلال سنة واحدة لإنتاج 1000 MW من الطاقة الكهربية بشكل متواصل؟

س٨:

خليط كتلته كيلوجرام واحد مُكوَّن من الديوتيريوم والتريتيوم اندمج لإنتاج الهليوم. توجد أعداد متساوية من ذرات الديوتيريوم والتريتيوم في هذا الخليط. الطاقة الناتجة بواسطة التفاعل تعتمد على فرق الكتلة بين الديوتيريوم والتريتيوم والنيوترونات ويُمكِن حسابها باستخدام القيمة 2.014102 u للكتلة الذرية للديوتيريوم، و3.016049 u للكتلة الذرية للتريتيوم، و4.002603 u للكتلة الذرية للهليوم، و1.008701 u للكتلة الذرية للنيوترونات.

ما مقدار الطاقة الناتجة عن اندماج الخليط كله؟

  • أ 2 . 4 3 × 1 0 J
  • ب 4 . 4 5 × 1 0 J
  • ج 6 . 0 4 × 1 0 J
  • د 7 . 9 2 × 1 0 J
  • ه 3 . 3 7 × 1 0 J

إذا كان التفاعل يستمر لمدَّة عام بالضبط، فما متوسِّط قدرة الخرج من التفاعل في تلك المدة؟

س٩:

تُنتِج الشمس طاقة بمُعدَّل ٥٨٫٣×٠١٦٢ وات عن طريق اندماج الهيدروجين. يذهب حوالي ٧٫٠٪ من كل كيلوجرام هيدروجين إلى الطاقة التي تولِّدها الشمس.

كم كيلوجرامًا من الهيدروجين يدخل في عملية الاندماج كلَّ ثانية؟

  • أ ٣ ٨ ٫ ٥ × ٠ ١ ١ ١ كجم/ث
  • ب ٩ ٩ ٫ ٥ × ٠ ١ ١ ١ كجم/ث
  • ج ٦ ٠ ٫ ٦ × ٠ ١ ١ ١ كجم/ث
  • د ٤ ١ ٫ ٦ × ٠ ١ ١ ١ كجم/ث
  • ه ٠ ٩ ٫ ٥ × ٠ ١ ١ ١ كجم/ث

إذا كان الهيدروجين يُمثِّل ٠٫٠٩٪ من كتلة الشمس ويُمكِن أن يدخل نصف هذه النسبة في عملية الاندماج قبل أن تتغيَّر صفة الشمس، فما المدة الزمنية التي ستستمر خلالها الشمس في إنتاج الطاقة بمُعدَّلها الحالي؟

  • أ ٧ ٦ ٫ ٤ × ٠ ١ ٠ ١ سنة
  • ب ٢ ٠ ٫ ٥ × ٠ ١ ٠ ١ سنة
  • ج ٣ ٥ ٫ ٤ × ٠ ١ ٠ ١ سنة
  • د ٩ ٧ ٫ ٤ × ٠ ١ ٠ ١ سنة
  • ه ٠ ٩ ٫ ٤ × ٠ ١ ٠ ١ سنة

كم كيلوجرامًا تفقد الشمس من كتلتها كلَّ ثانية؟

  • أ ٦ ٤ ٫ ٤ × ٠ ١ ٩ كجم
  • ب ٠ ٤ ٫ ٤ × ٠ ١ ٩ كجم
  • ج ٣ ٥ ٫ ٤ × ٠ ١ ٩ كجم
  • د ٣ ٣ ٫ ٤ × ٠ ١ ٩ كجم
  • ه ٧ ٢ ٫ ٤ × ٠ ١ ٩ كجم

ما نسبة الفقد في كتلة الشمس عند حدوث اندماج لنصف كتلة الهيدروجين الموجود بها؟

س١٠:

يلمس أحد الأشخاص، عن طريق الخطأ، مصدر تيار متردِّد جهده 220 V، ويسحب تيارًا منه.

ما شدة التيار المسحوب، إذا كان الشخص يقف على سجادة مطاطية مقاومتها الكلية 420 kΩ؟

  • أ 7 . 6 3 × 1 0 A
  • ب 5 . 2 4 × 1 0 A
  • ج 4 . 3 2 × 1 0 A
  • د 6 . 7 4 × 1 0 A
  • ه 5 . 0 0 × 1 0 A

ما شدة التيار المسحوب، إذا كان الشخص يقف على عشب مبلَّل مقاومته الكلية 2000 Ω؟

س١١:

يمكن استخدام مياه البحار في تفاعلات الاندماج النووي، ويمكن افتراض أن الطاقة الكلية المتاحة للاندماج من مياه البحار في العالم تساوي 2.5×10 J، استخدم القيمة 1027 kg/m3 للتعبير عن كثافة مياه البحار.

كم يبلغ الانخفاض في كتلة مياه البحار في العالم؟

  • أ 8 . 3 × 1 0 kg
  • ب 2 . 8 × 1 0 kg
  • ج 2 . 8 × 1 0 kg
  • د 5 . 6 × 1 0 kg
  • ه 8 . 3 × 1 0 kg

كم يبلغ الانخفاض في حجم مياه البحار في العالم؟

  • أ 5 . 5 × 1 0 m3
  • ب 8 . 1 × 1 0 m3
  • ج 8 . 1 × 1 0 m3
  • د 2 . 7 × 1 0 m3
  • ه 2 . 7 × 1 0 m3

س١٢:

احسب الكتلة المكافئة بوحدة الكتل الذرية لطاقة الترابط النووي التي مقدارها 13.6 eV لإلكترون في ذرة هيدروجين.

  • أ 6 . 9 2 × 1 0 u
  • ب 2 . 3 5 × 1 0 u
  • ج 1 . 6 6 × 1 0 u
  • د 9 . 1 0 × 1 0 u
  • ه 1 . 4 6 × 1 0 u

س١٣:

تحرَّرت طاقة مقدارها 3.40×10 MeV في فناء كرة من المادة وكرة من المادة المضادة لها نفس الكتلة. ما كتلة كل كرة؟

س١٤:

احسب الطاقة المحرَّرة بواسطة الاضمحلال عن طريق أسر الإلكترون لـ 5727Co، علمًا بأن الكتلة الذرية لـ Co-57 هي 56.936296 u، وأن الكتلة الذرية لـ Fe-56 هي 56.935399 u.

  • أ 0.320 MeV
  • ب 0.830 MeV
  • ج 0.535 MeV
  • د 1.35 MeV
  • ه 0.836 MeV

س١٥:

أوجد الطاقة الكلية المحرَّرة، بوحدة joules، إذا تعرَّض 2.00 kg من 23592U للانشطار، علمًا بأن متوسط الطاقة المحرَّرة للانشطار 200 MeV.

  • أ 1 . 6 4 × 1 0 J
  • ب 8 . 2 1 × 1 0 J
  • ج 4 . 1 0 × 1 0 J
  • د 2 . 0 5 × 1 0 J
  • ه 3 . 2 8 × 1 0 J

س١٦:

اكتشَف عالِم في فيزياء الجُسيمات جُسيمًا مُتعادِل الشحنة كتلته 2.01723 u وافترَض أنه يتكوَّن من نيوترونين مُرتبِطين معًا. أوجد طاقة الترابط، باستخدام القيمة 1.008664 u لكتلة النيوترون. قرِّب إجابتك لأقرب ثلاثة أرقام معنوية.

  • أ 102 keV
  • ب 66.8 keV
  • ج 75.3 keV
  • د 91.3 keV
  • ه 82.5 keV

س١٧:

أجب عن المعادلات الآتية باستخدام القيمة 12.0107 u لكتلة 126C، 1.007276 u لكتلة البروتون، 0.000549 u لكتلة الإلكترون، 1.008664 u لكتلة النيوترون.

ما مقدار نقص الكتلة؟ قرِّب إجابتك لأقرب خمسة أرقام معنوية.

  • أ 0.088234 u
  • ب 0.086520 u
  • ج 0.089434 u
  • د 0.084940 u
  • ه 0.0000 u

ما طاقة الترابط؟ قرِّب إجابتك لأقرب أربعة أرقام معنوية.

  • أ 79.12 MeV
  • ب 82.19 MeV
  • ج 0.000 MeV
  • د 83.31 MeV
  • ه 80.59 MeV

س١٨:

تخضع نواة 23892U لاضمحلال ألفا لتتحوَّل إلى عنصر الثوريوم-234. احسب الطاقة المُنطلِقة، باستخدام القيمة 238.050786 u للكتلة الابتدائية للنواة، والقيمة 234.043583 u لكتلة النواة بعد اضمحلالها، والقيمة 4.002603 u لكتلة جُسيم ألفا. قرِّب إجابتك لأقرب ثلاثة أرقام معنوية.

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.