حل أسئلة الفصل الأول: نواة الذرة والجسيمات الأولية

أولًا: اختر الإجابة الصحيحة:

1. إذا كانت طاقة الترابط النووى لنواة الهيليوم ( ${}_2^4\mathrm{He}$ ) تساوی 28MeV فإن طاقة الربط النووي لكل نيوكليون في نواة الهيليوم بالمليون إلكترون فولت تساوی...........

• 7
• 14
• 56
• 112

2. إذا كان الفرق بين مجموع كتل مكونات النواة لذرة الحديد ( ${}_{26}^{56}\mathrm{Fe}$ ) وكتلة النواة وهي متماسكة هو 0.5u فإن طاقة الترابط النووي لنواة ذرة الحديد تكون...........

• 0.8x10^-19Mev
• 0.5Joule
• 0.5MeV
• 465.5MeV

3. عندما يتحول البروتون إلى نيوترون ينطلق...........

$$\begin{gathered} \beta \mathit{-} \\ {\beta }^{\mathit{+}} \\ \alpha \\ \delta \end{gathered}$$

4. الرسم التالي يمثل تركيب...........

• بروتون
• نيوترون
• إلكترون
• ميزون

ثانيًا: حل المسائل التالية:

استخدم العلاقات التالية عند الحاجة إليها:

• كتلة البروتون = 1.007825u

• كتلة النيوترون= 1.008665u

• سرعة الضوء = 3x10⁸m/s

• 1u=1.66x10^-27kg

1. استخدم معادلة اينشتين لحساب الكتلة بالكيلوجرام التي تتحول إلى طاقة مقدارها 190MeV.

$\begin{array}{r}E=m{c}^2\\ \\ 190=m{\left(3\times {10}^3\right)}^2\\ \\ 190=m\left(9\times {10}^{16}\right)\\ \\ m=2.11\times {10}^{17}\mathrm{kg}\end{array}$

2. احسب الطاقة، مقدرة بوحدات MeV الناتجة عن تحول 5g من مادة إلى طاقة.

$\begin{array}{r}E=m\times 931\\ \\ =5\times 931\\ \\ =4655\text{ Mev }\end{array}$

3. احسب طاقة الترابط للنواة ${}_2^4\mathrm{He}$مقدرة بوحدات MeV، ثم احسب طاقة الترابط لكل نيوكليون في هذه النواة، إذا علمت أن: 4.001506u = ${}_2^4\mathrm{He}$.

النقص في الكتلة = الكتلة النظرية - الكتلة الفعلية

طاقة الرابط الثوري B_E = النقص في الكتلة × 931

تتألف نواة ذرة الهيليوم من بيروتونين ونيوترون

النقص في الكتلة = $=\left[\right(2\times 1.00728+2\times 1.00866)-\mathrm{4.00.1506}]=0.0303$

$\begin{array}{r}\mathbf{\Rightarrow }\mathbf{BE}\mathbf{=}\mathbf{0}\mathbf{.0303}\mathbf{\times }\mathbf{931}\mathbf{=}\mathbf{28}\mathbf{.246}\mathbf{MeV}\mathbf{.}\\ \end{array}$

وتكون طاقة الترابط لكل نيوكليون= $\frac{\mathrm{الترابط} \mathrm{طاقة} }{\mathrm{الكتلي} \mathrm{العدد} }$ =$7.07\mathrm{Mev}=\frac{28.24}{4}$

4. احسب طاقة الترابط للنواة${}_8^{16}\mathrm{O}$، مقدرة بوحدات MeV، ثم احسب طاقة الترابط لكل نيركليون في هذه النواة، إذا علمت أن 15,994915u = ${}_8^{16}\mathrm{O}$.

النقص في الكتلة = الكتلة النظرية ـ الكتلة الفعلية

طاقة الرابط الثوري B_E = النقص في الكتلة × 931

تتألف نواة ذرة الهيدروجين من 8 نيترونات و8 بروتونات

النقص في الكتلة = $=\left[\right(8\times 1.00728+8\times 1,00866)-15,99]=0.1375$

$\begin{array}{r}BE=0.1375\times 931=128.0311 \mathrm{MeV}\\ \end{array}$

وتكون طاقة الترابط لكل نيوكليون= $\frac{\mathrm{الترابط} \mathrm{طاقة} }{\mathrm{الكتلي} \mathrm{العدد} }$ =$8.0019 \mathrm{Mev}=\frac{128.0311}{16}$

5. أيهما أكثر استقراراً النواة ${}_8^{16}o$ أم النواة ${}_8^{17}o$، إذا علمت أن: $\mathrm{u}$15,994915 =${}_8^{16}o$ 16.999132u =${}_8^{17}o$

• طاقة الترابط للنواة ${}_8^{16}o$

$\mathrm{Mev}$ 123.46= $\mathrm{X} 931$ [$\mathrm{u}$B = [8x 1.008665 + 8 x 1.007276 –15,994915

• طاقة الترابط للنواة ${}_8^{17}o$

$\mathrm{Mev}$ 126.26= $\mathrm{X} 931$ [16.999132- $\mathrm{u}$B = [8x 1.008665 + 9 x 1.007276

وبالتالي طاقة الترابط للنواة ${}_8^{17}o$ أكبر من طاقة الترابط للنواة ${}_8^{16}o$ وتكون ${}_8^{17}o$ أكثر استقرارًا