کیهان زادگاه هستی (قسمت دوم)

1
877

رابطه اینشتین (تبدیل جرم و انرژی به یکدیگر)

نکته:

 

طبق نظریهی مهبانگ، ابتدا انرژی عظیمی آزاد شده و سپس ذرههای زیراتمی و عنصرهای هیدروژن و هلیم پدید آمدهاند یعنی انرژی تبدیل به جرم شدهاست در حالی که طبق نظریهی اینشتین ماده به انرژی تبدیل میشود. درنتیجه در شرایط مساعد هم ماده به انرژی و هم انرژی میتواند به ماده تبدیل شود )قانون پایستگی ماده و انرژی(.

 

 

گفته شد؛ در شرایط مناسب، هم ماده میتواند به انرژی و هم انرژی میتواند به ماده تبدیل شود. در واکنشهای هستهای برخالف واکنشهای شیمیایی، تغییراتی در هسته اتمها از لحاظ تعداد ذرههای زیراتمی سازنده مانند پروتون و نوترون صورت گرفته و به طور کلی هسته جدید و در نتیجه اتم جدیدی ایجاد میشود. برای محاسبه انرژی آزادشده در یک واکنش هستهای )تغییر انرژی حاصل از این نوع واکنش( میتوان از رابطه‌ی مقابل استفاده کرد: 2 ∆E = ∆mc |مجموع جرم واکنش دهندهها – مجموع جرم فراوردهها| = Δ

نکته:

از آن جا که سرعت نور، مقداری ثابت است، نمودار تغییرات ΔE برحسب Δm یک خط راست با شیب 2 ثابت c خواهد بود.

 

 

 

1-4 .ایستگاه تستیار سوم

 

1 -اگر برای افزایش دمای یک کیلوگرم آب به اندازه C° 75 ،315 کیلوژول انرژی مصرف شود و در واکنش هستهای تبدیل دوتریم )1H 2 ( به تریتیم )1H 3 (، ۸/1۸ میلیگرم ماده به انرژی تبدیل شود، مقدار انرژی حاصل قادر است دمای تقریبا چند کیلوگرم آب را به اندازه C° 75 افزایش دهد؟

1) 106× 36/5      2) 109× 68/8

3) 106× 7/8         4) 109× 36/5

 

2- خورشید نزدیک‌ترین ستاره به زمین است و انرژی نورانی و گرمایی آن از واکنش هسته‌های هیدروژن و تبدیل آنها به هلیم ایجاد می‌شود. حال اگر خورشید با سرعت 1023× 6/3 کیلوژول بر ثانیه انرژی از دست بدهد، سرعت کاهش جرم آن چند کیلوگرم بر ثانیه است؟

1) 1010× 2/1 2) 109× 4

3) 107× 2/1 4) 106× 4

 

3- اگر گرمای حاصل از سوختن یک گرم گاز طبیعی برابر 7/56 کیلوژول باشد، گرمای حاصل از واکنش هسته‌ای تبدیل ۱۰۰۰۰۰ گرم از هسته‌های ایزوتوپ هیدروژن (1H2) و تولید 99364/0گرم هسته هلیم، معادل سوختن تقریبا چند کیلوگرم گاز طبیعی است؟

1) 95/100 2) 5047

3) 10095 4)12700

 

4- اگر یک کارخانه صنعتی روزانه108× 8/1کیلوژول انرژی مصرف کند، برای تأمین انرژی مورد نیاز یک هفته این کارخانه، چند گرم ماده طی یک واکنش هسته‌ای به انرژی تبدیل می‌شود؟

1) 105× 4/1 2) 106× 2

3) 103× 2 4) 102× 4/1

 

5- خورشید روزانه ۱۰۲۲ ژول انرژی به سوی زمین گسیل می‌دارد. بر این اساس، مقدار انرژی‌ای که خورشید طی یک سال به سوی زمین گسيل می‌دارد چند کیلوژول است؟ اگر انرژی تولید شده در خورشید از رابطة mc2 E=به دست آید، سالانه به تقريب چند گرم از جرم خورشید به خاطر انرزی رسانی به زمین کاسته می‌شود؟ (تمرین دوره‌ای صفحه ۴۲ کتاب درسی)

1) 1021× 65/3 -107× 06/4 2) 1024× 65/3 -107× 06/4

3) 1021× 65/3 -1010× 06/4 4) 1024× 65/3 -1010× 06/4

 

6- یک ستاره در سحابی عقاب روزانه حدود 1025 کیلوژول انرژی به اطراف خود گسیل می‌کند. انرژی تولیدی این ستاره در طی یک سال معادل چند سال انرژی تولید شده خورشید است؟ همچنین در طی دو سال حدود چند تن از جرم این ستاره کاسته می‌شود؟ (خورشید روزانه حدود 1023 ژول انرژی به اطراف آزاد می‌کند.)

1) 100000سال -1013× 11/8 2) 100سال -1013× 11/8

3) 100000سال -1010× 11/8 4) 100سال -1010× 11/8

 

7- در اثر تبدیل 1235/120 گرم پروتون و 7653/120 گرم نوترون به ۸۸۵۸/۲۴۰ گرم هسته عنصر منیزیم، چند کیلوژول انرژی آزاد می‌شود؟

1) 105× 7/2 2) 108× 7/2

3) 1011× 7/2 4) 1014× 7/2

 

8- دریاچه كریبا بزرگترین دریاچه مصنوعی جهان از نظر حجم آب است که روی مرز بین دو کشور زینبابوه و زامبیا واقع شده است. اگر حجم آب این دریاچه 1011× 8/1 متر مکعب باشد، برای افزایش دمای آب این دریاچه به اندازه ۱۰ درجه سلسیوس چند کیلوگرم ماده باید به انرژی تبدیل شود؟ (گرمای لازم برای‌افزایش دمای یک گرم آب به اندازه یک درجه سلسیوس برابر با 2/4 ژول است.)

1)24 2)38

3)53 4)84

 

. ذره‌های زیر اتمی

تعداد پروتون‌های هسته‌ی اتم هر عنصر را عدد اتمی آن می‌گویند که آن را با نماد Z نشان می‌دهند. از آنجا که اتم ذره‌ی خنثی است تعداد الکترون‌ها و پروتون‌ها با یکدیگر برابر است در نتیجه عدد اتمی هر عنصر خنثی هم تعداد پروتون‌ها و هم الکترون‌ها را مشخص می‌کند.

عدد اتمی همه‌ی اتم‌های یک عنصر ثابت است در نتیجه با کمک عدد اتمی می‌توان نوع یک عنصر را تعیین کرد.

به مجموع تعداد پروتون‌ها و نوترون‌های یک اتم عدد جرمی گفته می‌شود که آن را با نماد A نشان می‌‌دهند.

شیمیدان‌ها برای نشان دادن اتم‌ها به این صورت عمل می‌کنند:

نکته

بار یک یون چند اتمی به اتم خاصی تعلق ندارد بلکه متعلق به کل مجموعه است.

1- تفاوت تعداد پروتونها و نوترونها در چند اتم، کمتر از ۴ است؟

Fe 5626 Cr 5124 13 Al 27 Li 73

1)1 2)2 3)3 4)4

2- تعداد الکترون‌ها، پروتون‌ها و نوترون‌ها را در H2O به دست آورید.

3- تعداد الکترون پروتون و نوترون را در در گونه NH4+ بدست آورید.

4- عدد جرمی عنصری 45 و تفاوت تعداد نوترون‌ها و پروتون‌ها هسته‌ی آن برابر با 3 است. تعداد الکترون‌های این عنصر کدام است؟

5- اگر عدد جرمی اتم M برابر 139 و تفاوت تعداد نوترون‌ها و الکترون‌ها در یون ‌M3+ برابر 28 باشد. تعداد الکترون‌های M چند است؟

6- عدد جرمی X+ برابر 200 و تعداد نوترون‌های آن 5/1 برابر تعداد پروتون‌هاست. تعداد الکترون‌های اتم عنصر X چند است؟

1-6 .ایزوتوپها )هم مکان(

نکته

شباهت ایزوتوپها در موارد زیر میباشد:

عدد اتمی (تعداد پروتون‌ها).

تعداد الکترونها و موقعیت آنها در جدول دورهای
خواص شیمیایی

تفاوت ایزوتوپها در موارد زیر میباشد:
عدد جرمی ( به دلیل تفاوت تعداد نوترون‌ها).

خواص فیزیکی وابسه به جرم مانند چگالی، نقطهی ذوب و جوش
میزان فراوانی در طبیعت و پیاداری (نیمه عمر).

این تفاوتها در ترکیبات شیمیایی این ایزوتوپها نیز مشاهده میشود.
برای جداسازی ایزوتوپها از یکدیگر واضح است که باید از روشهای فیزیکی استفاده کرد
فراوانی ایزوتوپها در طبیعت یکسان نیست، و باتوجه به متن کتاب ایزوتوپی که فراوانی بیشتری دارد،
پایدارتر است.

یک دیدگاه

ارسال یک پاسخ

لطفا دیدگاه خود را وارد کنید!
لطفا نام خود را در اینجا وارد کنید