Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia:

RE0XefaU6dy1B1

Ćwiczenie 1

Uzupełnij zdania.

Reakcja syntezy jądrowej polega na łączeniu się {#jąder lekkich}/{dowolnych jąder}. Zachodzi {#z wydzieleniem}/{dzięki dostarczeniu} energii.

RDWhSwOlM0s7v1

Ćwiczenie 2

Wskaż, które z poniższych reakcji są reakcjami syntezy jądrowej:

$_{1}^{3} H +_{1}^{2} H \to_{2}^{4} H e +_{0}^{1} n$
$_{88}^{226} R a \to_{2}^{4} H e +_{86}^{222} R n$
$_{28}^{58} N i +_{3}^{6} L i \to_{61}^{63} G a +_{0}^{1} n$
$_{83}^{209} B i +_{2}^{4} H e \to_{85}^{211} A t + 2_{0}^{1} n$
$_{1}^{2} H +_{3}^{6} L i \to 2_{2}^{4} H e$

RummO62CRF7We1

Ćwiczenie 2

Zaznacz odpowiedź poprawną: Dlaczego w reakcji syntezy jądrowej wykorzystywane są jądra pierwiastków lekkich?

Ponieważ przy połączeniu ich w elementy cięższe wydzielana jest największa energia.
Ponieważ podczas syntezy wykorzystuje się jądra rozpędzone do ogromnych prędkości, a jądra pierwiastków ciężkich wymagałyby większego wkładu energii.
Ponieważ tylko jądra pierwiastków lekkich można połączyć w cząstki cięższe.

R1Ridh9IrXlvC1

Ćwiczenie 3

Reakcja syntezy wymaga wysokiej temperatury ponieważ:

przyciągające siły jądrowe działają tylko w wysokich temperaturach.
odpychające oddziaływania elektryczne między jądrami przestają działać w wysokich temperaturach.
w wysokich temperaturach oddziaływania jądrowe stają się silniejsze od odpychania elektrycznego.

Ćwiczenie 4

RiVLSWipReRko

Oblicz energię wydzieloną w reakcji połączenia się jądra deuteru z jądrem trytu:

_{1}^{3} H +_{1}^{2} H \to_{2}^{4} H e +_{0}^{1} n

Wynik podaj z dokładnością do czterech cyfr znaczących. Masy:
jadra deuteru 3,3444 · 10^-27 kg
trytu - 5,0081 · 10^-27 kg
helu

_{2}^{4} He

- 6,6503 · 10^-27 kg
neutronu 1,6749 ⋅ 10⁻²⁷ kg

ΔE = ............ · 10^-12 J

Wydzieloną energię obliczymy ze wzoru:

deltaE=deltamcIndeks górny 2

gdzie deltaE – wydzielona energia, deltam – różnica mas miedzy masą jąder wyjściowych i masą produktów reakcji, c – prędkość światła w próżni.

Stąd:

deltam=masa jądra deuteru + masa jądra trytu - (masa jądra helu + masa neutronu) = 3,3444 · 10Indeks górny -27 Indeks górny konieckg + 5,008 · 10Indeks górny -27 Indeks górny konieckg - (6,6503 · 10Indeks górny -27 Indeks górny konieckg + 1,6749 · 10Indeks górny −27 kg) = = 0,0273 · 10Indeks górny -27 Indeks górny konieckg

Wydzielona energia:

$Δ E = 0, 0273 \cdot 10^{- 27} kg \cdot 9 \cdot 10^{16} \frac{m^{2}}{s^{2}} = 2, 457 \cdot 10^{- 12} J$

Ćwiczenie 5

R1QShLCYe1UsY

Przyjmując, że energię kinetyczną cząstek z temperaturą wiąże wzór:

E_{k i n} = \frac{3}{2} k T

, gdzie k=1,38·10^-23

\frac{J}{K}

to stała Boltzmanna, oszacuj prędkość jąder deuteru i trytu w temperaturze, w której dochodzi do połączenia tych jąder czyli około 4,5·10⁷K. Masa jadra deuteru 3,3444 ·10^-27kg, trytu - 5,0081·10^-27kg. Prędkość jąder deuteru wynosi v_d ≈ Tu uzupełnij·10⁵

\frac{m}{s}

Prędkość jąder trytu v_t ≈ Tu uzupełnij· 10⁵

\frac{m}{s}

Przyjmując, że energię kinetyczną cząstek z temperaturą wiąże wzór: $E_{k i n} = \frac{3}{2} k T$ , gdzie k = 1,38 · 10^-23 $\frac{J}{K}$ to stała Boltzmanna, oszacuj prędkość jąder deuteru i trytu w temperaturze, w której dochodzi do połączenia tych jąder, czyli około 4,5 · 10⁷ K. Masa jadra deuteru - 3,3444 · 10^-27 kg, trytu - 5,0081 · 10^-27 kg. Wyniki podaj z dokładnością do trzech cyfr znaczących.

Prędkość jąder deuteru wynosi v_d ≈ ............ · 10⁵ $\frac{m}{s}$
Prędkość jąder trytu v_t ≈ ............ · 10⁵ $\frac{m}{s}$

Korzystamy ze wzoru:

$E_{k i n} = \frac{3}{2} k T \Leftrightarrow \frac{m v^{2}}{2} = \frac{3}{2} k T \Leftrightarrow \sqrt{\frac{3 k T}{m}}$

Stąd dla jąder deuteru:

$v_{d} = \sqrt{\frac{3 \cdot 1, 38 \cdot 10^{- 23} \cdot 4, 5 \cdot 10^{7}}{3, 344 \cdot 10^{- 27}}} \approx 7, 46 \cdot 10^{5} \frac{m}{s}$

Prędkość jąder deuteru wynosi $v_{d} \approx 7, 46 \cdot 10^{5} \frac{m}{s}$ , jąder trytu $v_{t} \approx 6, 10 \cdot 10^{5} \frac{m}{s} .$

R1aGdbDougeX72

Ćwiczenie 5

Zaznacz odpowiedź poprawną: Energia kinetyczna cząstek wyraża się jako:

jedna trzecia iloczynu stałej Boltzmana i temperatury
dwie trzecie iloczynu stałej Boltzmana i temperatury
iloczyn stałej Boltzmana i temperatury
trzy drugie iloczynu stałej Boltzmana i temperatury

R1cRcpZqsDzQI1

Ćwiczenie 6

Uzupełnij poprawnie poniższe zdania.

plazmy, elektromagnesów, ścian komory, elektryczny, pole magnetyczne, neutrony, magnetyczne, plazma, transformator

W reaktorze TOKAMAK układ ................................ wytwarza wypadkowe pole ................................ w kształcie linii śrubowej. W obszar pracy ................................ jest wstrzykiwana porcjami. Prąd ................................ w plazmie jest indukowany przez ................................. Prąd płynie wzdłuż obwodu toroidu i powoduje grzanie ................................. Wytwarzane przez prąd ................................ dodatkowo ściska plazmę, utrzymując z dala od ................................. Powstające w reakcji syntezy ................................ pochłaniane są przez wewnętrzną osłonę tokamaka, a ciecz chłodząca osłonę pozwala odbierać energię z reaktora.

R2LD19Xdt6rNR1

Ćwiczenie 7

Badania reaktorów typu TOKAMAK rozpoczęły się w:

USA
Francji
ZSRR
Wielkiej Brytanii

RecBxGqemWd1M1

Ćwiczenie 8

Oceń prawdziwość zdań. Wpisz P, jeśli zdanie jest prawdziwe, lub F - jeśli zdanie jest fałszywe:

Inercyjne uwięzienie plazm polega na „ściśnięciu” paliwa przez impuls zewnętrzny.............
Kapsułki, w których zamyka się paliwo mają rozmiary około kilkudziesięciu centymetrów.............

RuxNT9Q2yPQ4t1

Ćwiczenie 9

Do zalet energetyki opartej na syntezie termojądrowej można zaliczyć:

bardzo duże zasoby paliwa
łatwość przeprowadzania reakcji
brak emisji dwutlenku węgla
małe rozmiary reaktora termojądrowego, stwarzająca możliwość budowy małych, lokalnych elektrowni
bardzo duża wydajność reakcji

Ćwiczenie 10

R1QXiwNDDfi98

W metodzie inercyjnego uwięzienia plazmy impuls o energii 10⁶ J jest dostarczany w czasie 10^-8 s. Jaka jest moc tego impulsu? Ile razy jest większa od mocy średniej elektrowni, która wynosi 1000 MW?

Moc impulsu wynosi 10^............ W i jest 10^............ razy większa od mocy średniej elektrowni.

Obliczamy moc impulsu korzystając ze wzoru na moc:

$P = \frac{E}{t} = \frac{10^{6}}{10^{- 8}} = 10^{14} W$

Moc elektrowni:

$P_{e} = 10^{9} W$

$\frac{P}{P_{e}} = 10^{5}$

Moc impulsu wynosi 10Indeks górny 14 W i jest 10Indeks górny 5 razy większa od mocy średniej elektrowni.

Film (standardowy)

Dla nauczyciela