11 класс проходит сейчас ядерные реакции и энергию связи ядра атома. Я просто решил рассчитать в пересчёте на 1 грамм урана - 235 сколько энергии выделится и сколько можно этой энергией вскипятить воды.
Для этого нам понадобиться таблица Менделеева, уравнение распада урана и калькулятор.
Сразу предупреждаю, что я не рассматриваю вопросы критической массы или то, что лучше было смотреть что там будет с плутонием, ведь бомбы делают из него.
Здесь важно понять сам порядок величин что получатся, я кстати не считал пока и сделаю это в процессе написания публикации.
Итак, был уран 235, а получаются изотопы криптона и бария.
Так как я не знаю какие именно изотопы получатся, то данные по ним возьму из таблицы Менделеева, что вы и видите на схеме.
Масса нейтрона табличное значение = 1,008 664 915 60 а.е.м
Массы урана, криптона и бария вы видите на схеме.
1 а.е.м. = 1,660 539 066 60(50)⋅10^−27 кг.
Вычислим дефект масс, как разность масс покоя частиц до и после реакции.
Считаем до реакции
M(до)=(235,02+ 1,008 664 915 60)* 1,660 539 066 60(50)⋅10^−27 кг
M(до)=391,95142*10^-27 кг
Считаем массу после реакции
M (после)= (137,33+83,80+3* 1,008 664 915 60 )* 1,660 539 066 60⋅10^−27 кг
М (после)=372,219786*10^-27 кг
Ищем дефект масс
дельта M=M(до)-M(после) = 19,73163 * 10^-27 кг.
Смотрим сколько это в Джоулях, умножив на квадрат скорости света
Есвязи=177,58*10^-11 Джоуль
Смотрим сколько атомов в 1 грамме урана-235.
1 моль = число Авогадро штук атомов или же 6,022 140 76⋅10²³ штук на моль.
1 моль урана = 235,03 грамма.
Значит всего в 1 грамме урана
6,022 140 76⋅10²³ делённое на 235,03 = 25,62* 10^20 штук атомов
Умножаем энергию связи на число атомов в 1 грамме урана.
Получаем энергию выделенную в результате этой реакции
Q=4550,1*10^9 Джоуль
Это 4550 миллиардов Джоулей.
Теперь надо понять сколько это.
Для этого будем нагревать воду с 20 градусов до кипения. (100 градусов Цельсия)
с =4200 Дж/кг*С, дельта t= (100-20)=80 градусов
Итак m=Q/(c*t) = 13 541 942 килограммов воды.
Если с каждого килограмма кипячёной воды сделать по 5 стаканов горячего чая или кофе, то этого количества воды хватит на 67 миллионов 709 тысяч 710 человек. Вы будете смеяться, но это всё население Франции.
И это 1 грамм взорванного урана, при условии, что все ядра урана распадутся согласно схемы ядерной реакции.
Правда в тоннах это количество воды будет выглядеть существенно поменьше, почти 13 542 тонны воды.
Это бассейн глубиной 5 метров шириной 25 метров и длиной 108 метров.
Что примерно в 4 раза больше чем бассейн что нужен для Олимпиады
Ну могу сказать и в количестве железнодорожных цистерн объёмом 140 кубических метров.
Это как раз 100 цистерн.
Вот оказывается как много энергии выделяется при взрыве 1 грамма атомной бомбы.
Спасибо за внимание.
