കവിത 13 ന്യൂക്ലിയ

പരിശീലനങ്ങൾ

പരിശീലനങ്ങൾ പരിഹരിക്കുന്നതിന് നിങ്ങൾക്ക് ഈ വിവരങ്ങൾ ഉപയോഗപ്പെടുത്താം:

$$ \begin{aligned} &e=1.6 \times 10^{-19}\text{C} & & N= 6.023 \times 10 ^{23} \text{per mole}\\ &\frac{1}{(4 \pi \varepsilon _0)}=9 \times 10 ^9 \text{N} m ^2/C ^2 && k=1.381 \times 10 ^{-23} \text{J} k ^{-1} \\ &1 \text{MeV}=1.6 \times 10 ^{-13} \text{J} && 1 \text{u} = 931.5 \text{MeV}/c ^2 \\ &1 \text{ year} = 3.154 \times 10 ^7 \text{s} \\ & \text{m}_H=4.002603 \text{ u} && \text{m}_n=1.007825 \text{u} \\ & m( ^4_2\text{He})=4.002603 u && \text{m}_e=0.000548 \text{u} \end{aligned} $$

13.1 നൈട്രോജൻ ന്യൂക്ലിയിലെ ബിന്ദു ഊർജ്ജം ($\mathrm{MeV}$ ലെയിനിൽ) ലഭ്യമാക്കുക $( _{7} ^{14} \mathrm{~N})$, നൽകിയിരിക്കുന്ന $m( _{7} ^{14} \mathrm{~N})=14.00307 \mathrm{u}$

Show Answer

ഉത്തരം

നൈട്രോജൻ അണുമാസം $({ }_{7} \mathrm{~N} ^{14}), m=14.00307 \mathrm{u}$

നൈട്രോജൻ ${ }_{7} \mathrm{~N} ^{14}$ ന്യൂക്ലിയിൽ 7 പ്രൊട്ടാണുകൾക്കും 7 നെക്ട്രണുകൾക്കും ഉണ്ട്.

അതിനാൽ, ഈ ന്യൂക്ലിയിലെ മാസ് ഇഷ്ടാഭേദം, $\Delta m=7 m_{H}+7 m_{n}-m$

ഇവിടെ,

ഒരു പ്രൊട്ടാണിന്റെ മാസം, $m_{H}=1.007825 \mathrm{u}$

ഒരു നെക്ട്രൺയുടെ മാസം, $m_{n}=1.008665 \mathrm{u}$

$\therefore \Delta m=7 \times 1.007825+7 \times 1.008665-14.00307$
$=7.054775+7.06055-14.00307$

$=0.11236 \mathrm{u}$

എന്നാൽ $1 \mathrm{u}=931.5 \mathrm{MeV} / \mathrm{c} ^{2}$

$\therefore \Delta m=0.11236 \times 931.5 \mathrm{MeV} / c ^{2}$

അതിനാൽ, ന്യൂക്ലിയിലെ ബിന്ദു ഊർജ്ജം ഇങ്ങനെ ലഭ്യമാകുന്നു:

$E_{b}=\Delta m c ^{2}$

ഇവിടെ,

$c=$ പ്രകാശത്തിന്റെ വേഗത

$\therefore E_{b}=0.11236 \times 931.5(\frac{\mathrm{MeV}}{c ^{2}}) \times c ^{2}$

$=104.66334 \mathrm{MeV}$

അതിനാൽ, നൈട്രോജൻ ന്യൂക്ലിയിലെ ബിന്ദു ഊർജ്ജം ആണ് $104.66334 \mathrm{MeV}$.

13.2 ഈ വിവരങ്ങളിൽ നിന്ന് ന്യൂക്ലി $ _{26} ^{56} \mathrm{Fe}$ ഉം $ _{83} ^{209} \mathrm{Bi}$ ഉം $\mathrm{MeV}$ യുടെ യൂണിറ്റിൽ ബിന്ദു ഊർജ്ജം ലഭ്യമാക്കുക:

$$ m( _{26} ^{56} \mathrm{Fe})=55.934939 \mathrm{u} \quad m( _{83} ^{209} \mathrm{Bi})=208.980388 \mathrm{u} $$

Show Answer

ഉത്തരം

${ } _{26} ^{56} \mathrm{Fe}, m _{1}=55.934939 \mathrm{u}$ അണുമാസം

${ } _{26} ^{56} \mathrm{Fe}$ ന്യൂക്ലിയിൽ 26 പ്രൊട്ടാണുകൾക്കും $(56-26)=30$ നെക്ട്രണുകൾക്കും ഉണ്ട്

അതിനാൽ, ന്യൂക്ലിയിലെ മാസ് ഇഷ്ടാഭേദം, $\Delta m=26 \times m _{H}+30 \times m _{n}-m _{1}$

ഇവിടെ,

ഒരു പ്രൊട്ടാണിന്റെ മാസം, $m _{H}=1.007825 \mathrm{u}$

ഒരു നെക്ട്രൺയുടെ മാസം, $m _{n}=1.008665 \mathrm{u}$

$\therefore \Delta m=26 \times 1.007825+30 \times 1.008665-55.934939$

$=26.20345+30.25995-55.934939$

$=0.528461 \mathrm{u}$

എന്നാൽ $1 \mathrm{u}=931.5 \mathrm{MeV} / \mathrm{c} ^{2}$

$\therefore \Delta m=0.528461 \times 931.5 \mathrm{MeV} / c ^{2}$

ഈ ന്യൂക്ലിയിലെ ബിന്ദു ഊർജ്ജം ഇങ്ങനെ ലഭ്യമാകുന്നു:

$E _{b 1}=\Delta m c ^{2}$

ഇവിടെ,

$c=$ പ്രകാശത്തിന്റെ വേഗത

$\therefore E _{b 1}=0.528461 \times 931.5(\frac{\mathrm{MeV}}{c ^{2}}) \times c ^{2}$

$=492.26 \mathrm{MeV}$

ഏകദേശം ഒരു ന്യൂക്ലിയോനിന്റെ ബിന്ദു ഊർജ്ജം $=\frac{492.26}{56}=8.79 \mathrm{MeV}$

${ } ^{\frac{209}{83} \mathrm{Bi}}, m _{2}=208.980388 \mathrm{u}$ അണുമാസം

${ } _{83} ^{2099} \mathrm{Bi}$ ന്യൂക്ലിയിൽ 83 പ്രൊട്ടാണുകൾക്കും $(209-83) 126$ നെക്ട്രണുകൾക്കും ഉണ്ട്.

അതിനാൽ, ഈ ന്യൂക്ലിയിലെ മാസ് ഇഷ്ടാഭേദം ഇങ്ങനെ ലഭ്യമാകുന്നു:

$\Delta m ^{\prime}=83 \times m _{H}+126 \times m _{n}-m _{2}$

ഇവിടെ,

ഒരു പ്രൊട്ടാണിന്റെ മാസം, $m _{H}=1.007825 \mathrm{u}$

ഒരു നെക്ട്രൺയുടെ മാസം, $m _{n}=1.008665 \mathrm{u}$

$\therefore \Delta m ^{\prime}=83 \times 1.007825+126 \times 1.008665-208.980388$

$=83.649475+127.091790-208.980388$
$=1.760877 \mathrm{u}$

എന്നാൽ $1 \mathrm{u}=931.5 \mathrm{MeV} / \mathrm{c} ^{2}$

$\therefore \Delta m ^{\prime}=1.760877 \times 931.5 \mathrm{MeV} / c ^{2}$

അതിനാൽ, ഈ ന്യൂക്ലിയിലെ ബിന്ദു ഊർജ്ജം ഇങ്ങനെ ലഭ്യമാകുന്നു:

$E _{b 2}=\Delta m ^{\prime} c ^{2}$

$=1.760877 \times 931.5(\frac{\mathrm{MeV}}{c ^{2}}) \times c ^{2}$

$=1640.26 \mathrm{MeV}$

ഏകദേശം ഒരു ന്യൂക്ലിയോനിന്റെ ബിന്ദു ഊർജ്ജം $=\frac{1640.26}{209}=7.848 \mathrm{MeV}$

13.3 ഒരു നിശ്ചിത നാണയത്തിന്റെ മാസം ആണ് $3.0 \mathrm{~g}$. ഓരോ നെക്ട്രണുകളെയും പ്രൊട്ടാണുകളെയും ഒഴിവാക്കാൻ ആവശ്യപ്പെടുന്ന ന്യൂക്ലിയൻ ഊർജ്ജം കണക്കാക്കുക. ലളിതമായി കരുതിയിരിക്കുകയും നിശ്ചിത നാണയം മുഴുവൻ $ _{29} ^{63} \mathrm{Cu}$ അണുകൾ (മാസം $62.92960 \mathrm{u}$) വിനാ നിർമ്മിച്ചതായി കരുതിയിരിക്കുകയും ചെയ്യുക.

Show Answer

ഉത്തരം

ഒരു ചുവപ്പ് നാണയത്തിന്റെ മാസം, $m ^{\prime}=3 \mathrm{~g}$

${ } _{29} \mathrm{Cu} ^{63}$ അണുവിന്റെ അണുമാസം, $m=62.92960 \mathrm{u}$

നാണയത്തിൽ ഉണ്ടായ ${ } _{29} \mathrm{Cu} ^{63}$ അണുകളുടെ ആകെ എണ്ണം, $N=\frac{N _{\mathrm{A}} \times m ^{\prime}}{\text { Mass number }}$

ഇവിടെ,

$\mathrm{N} _{\mathrm{A}}=$ അവോഗാഡ്ർ സംഖ്യ $=6.023 \times 10 ^{23}$ അണുകൾ $/ \mathrm{g}$

മാസസംഖ്യ $=63 \mathrm{~g}$
$\therefore N=\frac{6.023 \times 10 ^{23} \times 3}{63}=2.868 \times 10 ^{22}$ അണുകൾ

${ } _{29} \mathrm{Cu} ^{63}$ ന്യൂക്ലിയിൽ 29 പ്രൊട്ടാണുകൾക്കും $(63-29) 34$ നെക്ട്രണുകൾക്കും ഉണ്ട്

$\therefore$ ഈ ന്യൂക്ലിയിലെ മാസ് ഇഷ്ടാഭേദം, $\Delta m ^{\prime}=29 \times m _{H}+34 \times m _{n}-m$

ഇവിടെ,

ഒരു പ്രൊട്ടാണിന്റെ മാസം, $m _{H}=1.007825 \mathrm{u}$

ഒരു നെക്ട്രൺയുടെ മാസം, $m _{n}=1.008665 \mathrm{u}$

$\therefore \Delta m ^{\prime}=29 \times 1.007825+34 \times 1.008665-62.9296$

$=0.591935 \mathrm{u}$

നിശ്ചിത നാണയത്തിൽ ഉള്ള എല്ലാ അണുകളുടെയും മാസ് ഇഷ്ടാഭേദം, $\Delta m=0.591935 \times 2.868 \times 10 ^{22}$

$=1.69766958 \times 10 ^{22} \mathrm{u}$

എന്നാൽ $1 \mathrm{u}=931.5 \mathrm{MeV} / \mathrm{c} ^{2}$

$\therefore \Delta m=1.69766958 \times 10 ^{22} \times 931.5 \mathrm{MeV} / c ^{2}$

അതിനാൽ, നിശ്ചിത നാണയത്തിലെ ന്യൂക്ലിയിലെ ബിന്ദു ഊർജ്ജം ഇങ്ങനെ ലഭ്യമാകുന്നു:

$E _{b}=\Delta m c ^{2}$

$=1.69766958 \times 10 ^{22} \times 931.5(\frac{\mathrm{MeV}}{c ^{2}}) \times c ^{2}$

$=1.581 \times 10 ^{25} \mathrm{MeV}$

എന്നാൽ $1 \mathrm{MeV}=1.6 \times 10 ^{-13} \mathrm{~J}$

$E _{b}=1.581 \times 10 ^{25} \times 1.6 \times 10 ^{-13}$

$=2.5296 \times 10 ^{12} \mathrm{~J}$

നിശ്ചിത നാണയത്തിൽ ഉള്ള എല്ലാ നെക്ട്രണുകളെയും പ്രൊട്ടാണുകളെയും ഒഴിവാക്കാൻ ഈ കഷ്ടപ്പാട്ടം ആവശ്യമാകും.

13.4 ചുവപ്പ് ഐോട്ടോപ്പ് $ _{79} ^{197} \mathrm{Au}$ ഉം വെള്ളി ഐോട്ടോപ്പ് $ _{47} ^{107} \mathrm{Ag}$ ഉം തമ്മിലുള്ള ന്യൂക്ലിയൽ ത്രിജ്യത്തിന്റെ ഏകദേശം അനുപാതം കണക്കാക്കുക.

Show Answer

ഉത്തരം

ചുവപ്പ് ഐോട്ടോപ്പ് ${ } _{79} \mathrm{Au} ^{197}=R _{\mathrm{Au}}$ ന്യൂക്ലിയൽ ത്രിജ്യം

വെള്ളി ഐോട്ടോപ്പ് ${ } _{47} \mathrm{Ag} ^{107}=R _{\mathrm{Ag}}$ ന്യൂക്ലിയൽ ത്രിജ്യം

ചുവപ്പിന്റെ മാസസംഖ്യ, $A _{\mathrm{Au}}=197$

വെള്ളിയുടെ മാസസംഖ്യ, $A _{\mathrm{Ag}}=107$

രണ്ട് ന്യൂക്ലിയിലെ ത്രിജ്യങ്ങളുടെ അനുപാതം അവയുടെ മാസസംഖ്യകളുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു:

$$ \begin{aligned} \frac{R _{\mathrm{Au}}}{R _{\mathrm{Ag}}} & =(\frac{R _{\mathrm{Au}}}{R _{\mathrm{Ag}}}) ^{\frac{1}{3}} \ & =(\frac{197}{107}) ^{\frac{1}{3}}=1.2256 \end{aligned} $$

അതിനാൽ, ചുവപ്പ് ഉം വെള്ളി ഉം തമ്മിലുള്ള ഐോട്ടോപ്പുകളുടെ ന്യൂക്ലിയൽ ത്രിജ്യങ്ങളുടെ അനുപാതം ഏകദേശം 1.23 ആണ്.

13.5 ഒരു ന്യൂക്ലിയൽ പ്രവർത്തനത്തിന്റെ $Q$ മൂല്യം നിർവ്വചിക്കുന്നത് ഇങ്ങനെ ആണ്:

$Q=\left[m _{A}+m _{b}-m _{C}-m _{d}\right] c ^{2}$

ഇവിടെ മാസങ്ങൾ ബാധകമായ ന്യൂക്ലിയിലെ മാസങ്ങളാണ്. നൽകിയിരിക്കുന്ന വിവരങ്ങളിൽ നിന്ന് ഈ പ്രവർത്തനങ്ങളുടെ $Q$-മൂല്യം നിർണ്ണയിക്കുകയും പ്രവർത്തനം എവിടെയെങ്കിലും പ്രവർത്തിക്കുന്നതാണോ അല്ലെങ്കിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നതല്ലാണോ എന്ന് പറയുക.

(i) $ _{1} ^{1} \mathrm{H}+ _{1} ^{3} \mathrm{H} \rightarrow _{1} ^{2} \mathrm{H}+ _{1} ^{2} \mathrm{H}$

(ii) $ _{6} ^{12} \mathrm{C}+ _{6} ^{12} \mathrm{C} \rightarrow _{10} ^{20} \mathrm{Ne}+ _{2} ^{4} \mathrm{He}$

അണുമാസങ്ങൾ ഇങ്ങനെ ലഭ്യമാണ്:

$m( _{1} ^{2} \mathrm{H})=2.014102 \mathrm{u}$

$m( _{1} ^{3} \mathrm{H})=3.016049 \mathrm{u}$

$m( _{6} ^{12} \mathrm{C})=12.000000 \mathrm{u}$

$m( _{10} ^{20} \mathrm{Ne})=19.992439 \mathrm{u}$

Show Answer

ഉത്തരം

${ } ^{226} \mathrm{Ra}$ യുടെ ആൽഫാ പാർട്ടിക്കൾ ഡിയായ് പ്രവർത്തിക്കുന്നു. ഫലമായി, അതിന്റെ മാസസംഖ്യ $(226-4) 222$ ആയി കുറയുകയും അത്തരം അണുസംഖ്യ $(88-2) 86$ ആയി കുറയുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇത് ഇനിപ്പറയുന്ന ന്യൂക്ലിയൽ പ്രവർത്തനത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.

${ } _{88} ^{226} \mathrm{Ra} \longrightarrow{ } _{86} ^{222} \mathrm{Ra}+{ } _{2} ^{4} \mathrm{He}$

$Q$-മൂല്യം

ഇമിട്ടഡിറ്റിഡ് $\alpha$-പാർട്ടിക്കൾ $=($ ആദ്യത്തെ മാസങ്ങളുടെ യോഗം - അവസാനത്തെ മാസങ്ങളുടെ യോഗം $) c ^{2}$

ഇവിടെ,

$c=$ പ്രകാശത്തിന്റെ വേഗത

നൽകിയിരിക്കുന്നത് ആണ്:

$m({ } _{88} ^{226} \mathrm{Ra})=226.02540 \mathrm{u}$

$m({ } _{86} ^{222} \mathrm{Rn})=222.01750 \mathrm{u}$

$m({ } _{2} ^{4} \mathrm{He})=4.002603 \mathrm{u}$

$Q$-മൂല്യം $=[226.02540-(222.01750+4.002603)] \mathrm{u} c ^{2}$

$=0.005297 \mathrm{u} c ^{2}$

എന്നാൽ $1 \mathrm{u}=931.5 \mathrm{MeV} / \mathrm{c} ^{2}$

$\therefore Q=0.005297 \times 931.5 \approx 4.94 \mathrm{MeV}$

$\alpha$-പാർട്ടിക്കൾക്കുള്ള കിനെറ്റിക് ഊർജ്ജം $=(\frac{\text { Mass number after decay }}{\text { Mass number before decay }}) \times Q$

$=\frac{222}{226} \times 4.94=4.85 \mathrm{MeV}$

$({ } _{86} ^{220} \mathrm{Rn})$ യുടെ ആൽഫാ പാർട്ടിക്കൾ ഇനിപ്പറയുന്ന ന്യൂക്ലിയൽ പ്രവർത്തനത്തിൽ കാണിക്കുന്നു.

${ } _{86} ^{220} \mathrm{Rn} \longrightarrow{ } _{84} ^{216} \mathrm{Po}+{ } _{2} ^{4} \mathrm{He}$

നൽകിയിരിക്കുന്നത് ആണ്:

$({ } _{86} ^{220} \mathrm{Rn})=220.01137 \mathrm{u}$ മാസം

$({ } ^{24}{ } ^{216} \mathrm{Po})=216.00189 \mathrm{u}$ മാസം

$\therefore Q$-മൂല്യം $=[220.01137-(216.00189+4.00260)] \times 931.5$

$\approx 641 \mathrm{MeV}$

$\alpha$-പാർട്ടിക്കൾക്കുള്ള കിനെറ്റിക് ഊർജ്ജം $=(\frac{220-4}{220}) \times 6.41$

$=6.29 \mathrm{MeV}$

13.6 ഒരു $ _{26} ^{56} \mathrm{Fe}$ ന്യൂക്ലിയിൽ നിന്ന് രണ്ട് സമാനമായ ഭാഗങ്ങളായ $ _{13} ^{28} \mathrm{Al}$ ആയി വികൃതി ചെയ്യുകയാണെങ്കിൽ, ഈ വികൃതി ഊർജമോചനമോചനമായി സാധ്യമാണോ? ഈ പ്രവർത്തനത്തിന്റെ $Q$ കണക്കാക്കുന്നതിലൂടെ പരിഹരിക്കുക. നൽകിയിരിക്കുന്ന $m( _{26} ^{56} \mathrm{Fe})=55.93494 \mathrm{u}$ ഉം $m( _{13} ^{28} \mathrm{Al})=27.98191$ ഉം u.

Show Answer

ഉത്തരം

${ } _{26} ^{56} \mathrm{Fe}$ യുടെ വികൃതി ഇങ്ങനെ ലഭ്യമാകുന്നു:

$$ { } _{13} ^{56} \mathrm{Fe} \longrightarrow 2{ } _{13} ^{28} \mathrm{Al} $$

നൽകിയിരിക്കുന്നത് ആണ്:

അണുമാസം $m({ } _{26} ^{56} \mathrm{Fe})=55.93494 \mathrm{u}$

അണുമാസം $m({ } _{13} ^{28} \mathrm{Al})=27.98191 \mathrm{u}$

ഈ ന്യൂക്ലിയൽ പ്രവർത്തനത്തിന്റെ $Q$-മൂല്യം ഇങ്ങനെ ലഭ്യമാകുന്നു:

$$ \begin{aligned} Q & =\left[m({ } _{26} ^{56} \mathrm{Fe})-2 m({ } _{13} ^{28} \mathrm{Al})\right] c ^{2} \ & =[55.93494-2 \times 27.98191] c ^{2} \ & =(-0.02888 c ^{2}) \mathrm{u} \end{aligned} $$

എന്നാൽ $1 \mathrm{u}=931.5 \mathrm{MeV} / \mathrm{c} ^{2}$

$\therefore Q=-0.02888 \times 931.5=-26.902 \mathrm{MeV}$

വികൃതിയുടെ $Q$-മൂല്യം എത്രത്തോളം കുറവാണ്. അതിനാൽ, ഊർജമോചനമോചനമായി സാധ്യമായ വികൃതി പ്രവർത്തനത്തിന് നിശ്ചിത $Q$-മൂല്യം നിരവധി ആവശ്യമാണ്.

13.7 $ _{94} ^{239} \mathrm{Pu}$ യുടെ വികൃതി പ്രത്യേകതകൾ $ _{92} ^{235} \mathrm{U}$ യുടെയും വളരെ സമാനമാണ്. ഓരോ വികൃതിക്കും വിടയ്ക്കുന്ന ഏകദേശ ഊർജ്ജം ആണ് $180 \mathrm{MeV}$. പ്രകൃതിയിലെ എല്ലാ അണുകളും $1 \mathrm{~kg}$ യിൽ $ _{94} ^{239} \mathrm{Pu}$ വികൃതിയുണ്ടെങ്കിൽ, എത്ര ഊർജ്ജം, $\mathrm{MeV}$ യിൽ, വികൃതി ചെയ്യും?

Show Answer

ഉത്തരം

${ } _{94} ^{239} \mathrm{Pu}, E _{a v}=180 \mathrm{MeV}$ യുടെ ഓരോ വികൃതിക്കും വിടയ്ക്കുന്ന ഏകദേശ ഊർജ്ജം

പ്രകൃതിയിലെ പ്രകൃതിയിലെ എല്ലാ അണുകളും ${ } _{94} \mathrm{Pu} ^{239}, m=1 \mathrm{~kg}=1000 \mathrm{~g}$

$\mathrm{N} _{\mathrm{A}}=$ അവോഗാഡ്ർ സംഖ്യ $=6.023 \times 10 ^{23}$

${ } _{94} ^{239} \mathrm{Pu}=239 \mathrm{~g}$ യുടെ മാസസംഖ്യ

ഒരു മോളിൽ, അതായത് ${ } _{94} \mathrm{Pu} ^{239}$ യിൽ ഉള്ള ഡിയറ്ററിയം ഉൾക്കൊള്ളുന്ന അണുകൾ ആണ് $\mathrm{N} _{\mathrm{A}}$.

$\therefore m$ ഗ്രാമം ${ } _{94} \mathrm{Pu} ^{239}$ ഉൾക്കൊള്ളുന്ന അണുകൾ ആണ് $(\frac{\mathrm{N} _{\mathrm{A}}}{\text { Mass number }} \times m)$

$=\frac{6.023 \times 10 ^{23}}{239} \times 1000=2.52 \times 10 ^{24}$ അണുകൾ

$\therefore$ $1 \mathrm{~kg}$ യുടെ ${ } _{94} ^{239} \mathrm{Pu}$ വികൃതിക്ക് വിടയ്ക്കുന്ന ആകെ ഊർജ്ജം ഇങ്ങനെ കണക്കാക്കാം:

$$ \begin{aligned} E & =E _{\alpha v} \times 2.52 \times 10 ^{24} \ & =180 \times 2.52 \times 10 ^{24}=4.536 \times 10 ^{26} \mathrm{MeV} \end{aligned} $$

അതിനാൽ, പ്രകൃതിയിലെ എല്ലാ അണുകളും $4.536 \times 10 ^{26} \mathrm{MeV}$ യിൽ ഉള്ള പ്രകൃതിയിലെ എല്ലാ അണുകളും $1 \mathrm{~kg}$ യിൽ ഉള്ള ${ } _{94} \mathrm{Pu} ^{239}$ വികൃതിയുണ്ടെങ്കിൽ വിടയ്ക്കുന്ന ഊർജ്ജം ആണ്.

13.8 100W യുടെ ഒരു വെള്ളിപ്രകാശം $2.0 \mathrm{~kg}$ യുടെ ഡിയറ്ററിയം യൂരോപ്പ് ചെയ്യുന്നതിലൂടെ എത്ര സമയം തുടരും? യൂരോപ്പ് പ്രവർത്തനം ഇങ്ങനെ എടുക്കുക:

$$ _{1} ^{2} \mathrm{H}+ _{1} ^{2} \mathrm{H} \rightarrow _{2} ^{3} \mathrm{He}+\mathrm{n}+3.27 \mathrm{MeV} $$

Show Answer

ഉത്തരം

നൽകിയിരിക്കുന്ന യൂരോപ്പ് പ്രവർത്തനം ആണ്:

${ } _{1} ^{2} \mathrm{H}+{ } _{1} ^{2} \mathrm{H} \longrightarrow{ } _{2} ^{3} \mathrm{He}+\mathrm{n}+3.27 \mathrm{MeV}$

ഡിയറ്ററിയം യുടെ തുടങ്ങുന്ന തുക, $m=2 \mathrm{~kg}$

ഒരു മോളിൽ, അതായത് $2 \mathrm{~g}$ യിൽ ഉള്ള ഡിയറ്ററിയം ഉൾക്കൊള്ളുന്ന അണുകൾ ആണ് $6.023 \times 10 ^{23}$.

$\therefore 2.0 \mathrm{~kg}$ യിൽ ഉള്ള ഡിയറ്ററിയം ഉൾക്കൊള്ളുന്ന അണുകൾ ആണ് $=\frac{6.023 \times 10 ^{23}}{2} \times 2000=6.023 \times 10 ^{26}$

നൽകിയിരിക്കുന്ന പ്രവർത്തനത്തിൽ നിന്ന് നിങ്ങൾക്ക് കാണാൻ കഴിയും, രണ്ട് ഡിയറ്ററിയം അണുകൾ യൂരോപ്പ് ചെയ്യുമ്പോൾ, 3.27 $\mathrm{MeV}$ ഊർജ്ജം വിടയ്ക്കുന്നു.

$\therefore$ യൂരോപ്പ് പ്രവർത്തനത്തിൽ ഓരോ ന്യൂക്ലിയിലെയും വിടയ്ക്കുന്ന ആകെ ഊർജ്ജം:

$$ \begin{aligned} E & =\frac{3.27}{2} \times 6.023 \times 10 ^{26} \mathrm{MeV} \ & =\frac{3.27}{2} \times 6.023 \times 10 ^{26} \times 1.6 \times 10 ^{-19} \times 10 ^{6} \ & =1.576 \times 10 ^{14} \mathrm{~J} \end{aligned} $$

വെള്ളിപ്രകാശത്തിന്റെ ശക്തി, $P=100 \mathrm{~W}=100 \mathrm{~J} / \mathrm{s}$

അതിനാൽ, ഓരോ സെക്കൻഡിൽ വെള്ളിപ്രകാശത്തിന് വേണ്ടിയുള്ള ഊർജ്ജം ആണ് $=100 \mathrm{~J}$

വെള്ളിപ്രകാശം തുടരുന്ന ആകെ സമയം ഇങ്ങനെ കണക്കാക്കാം:

$$ \begin{aligned} & \frac{1.576 \times 10 ^{14}}{100} \mathrm{~s} \ & \frac{1.576 \times 10 ^{14}}{100 \times 60 \times 60 \times 24 \times 365} \approx 4.9 \times 10 ^{4} \text { years } \end{aligned} $$

13.9 രണ്ട് ഡിയറ്ററിയത്തിന്റെ തലക്കെട്ട് തലക്കെട്ട് ചാരമായി ചേർക്കുമ്പോൾ രണ്ട് ഡിയറ്ററിയത്തിന്റെ തമ്മിലുള്ള ഭൗതിക ബാറ്ററി ഉയർന്ന സ്ഥാനം കണക്കാക്കുക. (സൂചന: രണ്ട് ഡിയറ്ററിയത്തിന്റെ തമ്മിലുള്ള ഭൗതിക ബാറ്ററി ഉയർന്ന സ്ഥാനം അവ തമ്മില് മാത്രം സ്പർശിക്കുമ്പോൾ രണ്ട് ഡിയറ്ററിയത്തിന്റെ തമ്മിലുള്ള കോൾബർ പ്രതിരോധത്തിലൂടെ ലഭ്യമാകുന്നു. അവ ഒരു ഹാർഡ് സ്ഫീറുകളായി എടുക്കാം, അതായത് ത്രിജ്യത്തിന്റെ ത്രിജ്യം ആണ് $2.0 \mathrm{fm}$.)

Show Answer

ഉത്തരം

രണ്ട് ഡിയറ്ററിയത്തിന്റെ തലക്കെട്ട് തലക്കെട്ട് ചേർക്കുമ്പോൾ, അവയുടെ കേന്ദ്രങ്ങളുടെ തമ്മിലുള്ള ദൂരം, $d$ ആണ്:

ഒരു ഡിയറ്ററിയ ന്യൂക്ലിയിന്റെ ത്രിജ്യം + ഒരു ഡിയറ്ററിയ ന്യൂക്ലിയിന്റെ ത്രിജ്യം

ഒരു ഡിയറ്ററിയ ന്യൂക്ലിയിന്റെ ത്രിജ്യം ആണ് $=2 \mathrm{fm}=2 \times 10 ^{-15} \mathrm{~m}$

$\therefore d=2 \times 10 ^{-15}+2 \times 10 ^{-15}=4 \times 10 ^{-15} \mathrm{~m}$

ഒരു ഡിയറ്ററിയ ന്യൂക്ലിയിലെ ചാർജ് ആണ് $=$ എലക്ട്രോണിന്റെ ചാർജ് $=e=1.6 \times 10 ^{-19} \mathrm{C}$

രണ്ട്-ഡിയറ്ററിയ സിസ്റ്റത്തിന്റെ ഭൗതിക ഊർജ്ജം:

$$ V=\frac{e ^{2}}{4 \pi \epsilon _{0} d} $$

ഇവിടെ,

$$ \epsilon _{0}=\text { Permittivity of free space } $$

$$ \frac{1}{4 \pi \epsilon _{0}}=9 \times 10 ^{9} \mathrm{~N} \mathrm{~m} ^{2} \mathrm{C} ^{-2} $$

$\therefore V=\frac{9 \times 10 ^{9} \times(1.6 \times 10 ^{-19}) ^{2}}{4 \times 10 ^{-15}} \mathrm{~J}$

$$ =\frac{9 \times 10 ^{9} \times(1.6 \times 10 ^{-19}) ^{2}}{4 \times 10 ^{-15} \times(1.6 \times 10 ^{-19})} \mathrm{eV} $$

$$ =360 \mathrm{keV} $$

അതിനാൽ, രണ്ട്-ഡിയറ്ററിയ സിസ്റ്റത്തിന്റെ ഭൗതിക ബാറ്ററി ഉയർന്ന സ്ഥാനം ആണ്

$360 \mathrm{keV}$.

13.10 നിശ്ചിത ഒരു സ്ഥിരമായ $R _{0}$ ഉം ഒരു ന്യൂക്ലിയിലെ മാസസംഖ്യ $A$ ഉം ഉപയോഗിച്ച് ന്യൂക്ലിയൽ മാറ്റിയെടുക്കൽ ഘനത്വം ഏകദേശം സ്ഥിരമാണെന്ന് (അതായത് $A$ അല്ലങ്ങുന്നതല്ല) കാണിക്കുക.

Show Answer

ഉത്തരം

നമുക്ക് ന്യൂക്ലിയൽ ത്രിജ്യത്തിന്റെ പ്രത്യേകത ഇങ്ങനെ ഉണ്ട്:

$R=R _{0} A ^{1} \beta ^{3}$

ഇവിടെ,

$R _{0}=$ സ്ഥിരമായ വ്യാപ്തി.

$A=$ ന്യൂക്ലിയിന്റെ മാസസംഖ്യ

ന്യൂക്ലിയൽ മാറ്റിയെടുക്കൽ ഘനത്വം, $\rho=\frac{\text { Mass of the nucleus }}{\text { Volume of the nucleus }}$

ന്യൂക്ലിയിലെ ഏകദേശ മാസം ആണ് $m$.

അതിനാൽ, ന്യൂക്ലിയിന്റെ മാസം ആണ് $=m A$

$\therefore \rho=\frac{m A}{\frac{4}{3} \pi R ^{3}}=\frac{3 m A}{4 \pi(R _{0} A ^{\frac{1}{3}}) ^{3}}=\frac{3 m A}{4 \pi R _{0} ^{3} A}=\frac{3 m}{4 \pi R _{0} ^{3}}$

അതിനാൽ, ന്യൂക്ലിയൽ മാറ്റിയെടുക്കൽ ഘനത്വം $A$ അല്ലങ്ങുന്നതല്ല. അത് ഏകദേശം സ്ഥിരമാണ്.



sathee Ask SATHEE

Welcome to SATHEE !
Select from 'Menu' to explore our services, or ask SATHEE to get started. Let's embark on this journey of growth together! 🌐📚🚀🎓

I'm relatively new and can sometimes make mistakes.
If you notice any error, such as an incorrect solution, please use the thumbs down icon to aid my learning.
To begin your journey now, click on

Please select your preferred language