Question

已知氘核質量為2.0136u，中子質量為1.0087u，He核的質量為3.0150u。
⑴寫出兩個氘核聚變成He的核反應方程；
⑵計算上述核反應中釋放的核能；
⑶若兩氘核以相等的動能0.35MeV做對心碰撞即可發生上述核反應，且釋放的核能全部轉化為機械能，則反應中生成的 He核和中子的動能各是多少？

Answer 1

應用質量數守恒和核電荷數守恒不難寫出核反應方程為：H+H→He+n
由題給條件可求出質量虧損為：
△m=2.0136u×2－（3.0150+1.0087）u=0.0035u
所以釋放的核能為
△E=△mc²=931.5×0.0035MeV="3.26" MeV。
因為該反應中釋放的核能全部轉化為機械能——即轉化為He核和中子的動能。
若設He核和中子的質量分別為m₁、m₂，速度分別為υ₁、υ₂，
則由動量守恒及能的轉化和守恒定律，得m₁υ₁－m₂υ₂=0
Ek₁+ Ek₂="2" Ek₀+△E
解方程組，可得：
Ek₁=（2Ek₀+△E）=×（2×0.35+3.26）MeV="0.99" MeV，
Ek₂=（2Ek₀+△E）=×（2×0.35+3.26）MeV="2.97" MeV。

解析