Текущая версия |
Ваш текст |
Строка 11: |
Строка 11: |
| | | |
| == Аннотация проекта == | | == Аннотация проекта == |
− |
| |
− | Проект посвящён исследованию энергии, выделяющейся при падении меторита в сопоставлении с другими наиболее известными источниками энергии высоких порядков.
| |
| | | |
| == Постановка задачи == | | == Постановка задачи == |
− |
| |
− | 1) Сравнить энергию, выделившуюся при столкновении метеорита с Землей с энергией ядерного распада.<br>
| |
− | 2) Сравнить её же с энергией термоядерных реакций.<br>
| |
− | 3) Установить, какие параметры вносят наибольший вклад в то, насколько большой будет выделившаяся энергия (высота падения, масса метеорита, etc) <br>
| |
| | | |
| == Общие сведения по теме == | | == Общие сведения по теме == |
− | Согласно теории относительности, масса представляет собой особую форму энергии, о чем и свидетельствует известная формула Эйнштейна <math>E =mc^2</math>. Из нее следует возможность преобразования массы в энергию и энергии в массу. В частности, часть массы атомного ядра может превращаться в энергию, и происходит это двумя путями. Во-первых, крупное ядро может распасться на несколько мелких — такой процесс называется реакцией распада. Во-вторых, несколько более мелких ядер могут объединиться в одно более крупное — это так называемая реакция синтеза. Реакции ядерного синтеза во Вселенной распространены очень широко — достаточно упомянуть, что именно из них черпают энергию звезды. Ядерный распад сегодня служит одним из основных источников энергии для человечества — он используется на атомных электростанциях. И при реакции распада, и при реакции синтеза совокупная масса продуктов реакции меньше совокупной массы реагентов. Эта-то разница в массе и преобразуется в энергию по формуле <math>E = mc^2</math>
| |
− |
| |
− |
| |
− | [[Файл:Meteor_falling_courtesy_NASA.gif ]]
| |
| | | |
| == Решение == | | == Решение == |
− | Рассмотрим падение метеорита весом в 1 кг со 2-ой космической скоростью.
| |
− |
| |
− | Энергию, выделившуюся при падении метеорита можно считать равной кинетической энергии:
| |
− |
| |
− | (<math>v</math> — 2-ая космическая скорость=11,2 км/с)
| |
− |
| |
− | <math> E=\frac{(mv^2)}{2}</math>
| |
− |
| |
− | <math> E=8,12\cdot 10^8</math> Дж.
| |
− |
| |
− |
| |
− | Энергия распада урана: рассмотрим реакцию деления ядра урана-235. Ядро делится на два или 3 осколка (зависит от типа реакции)с меньшей суммарной массой с испусканием двух или трёх нейтронов.
| |
− |
| |
− | При этом масса целого ядра до деления больше массы получившихся осколков. Разница составляет примерно 0.1 % массы разделившегося ядра, следовательно, в энергию переходит 0,1 % от первоначальной массы, т.е., в рассматриваемом случае, 0, 001 кг.
| |
− |
| |
− | Энергия распада 1 ядра урана:
| |
− | <math>E=\Delta m\cdot c^2</math>,
| |
− |
| |
− | где <math>\Delta m</math> — дефект масс (разность масс ядра и типичных продуктов распада).
| |
− |
| |
− | Масса атома урана:235,043929 а.е.м.<br>
| |
− | Массовое число = 235 а.е.м.<br>
| |
− |
| |
− | <math>\Delta m =0,043929 </math> а.е.м.<br>
| |
− |
| |
− | 1 а.е.м. = <math>1,660\cdot 10^{-27}</math>кг
| |
− |
| |
− | Тогда:
| |
− | <math>E=\Delta m\cdot c^2 = 0,63\cdot 10^{-11}</math>Дж
| |
− |
| |
− | Т.к. в данном случае распалось не 1 ядро, нужно посчитать количество ядер в 1 г урана.
| |
− |
| |
− | Тогда вся выделившаяся энергия <math>= N\cdot E</math>, где
| |
− |
| |
− | <math>N</math>-количество ядер в 1 грамме урана-235.
| |
− |
| |
− | <math> N=\frac{m\cdot Na}{M} </math>
| |
− |
| |
− | <math>m=0,001</math> кг — масса прореагировавших ядер из 1 кг урана-235.
| |
− |
| |
− | <math>Na=6,022\cdot 10^{23}</math> 1/моль
| |
− |
| |
− | <math>N\cdot E = 1,62138\cdot 10^{10}</math> Дж
| |
− |
| |
− | <math>M=235\cdot 10^{-3}</math>кг/моль
| |
| | | |
| == Обсуждение результатов и выводы == | | == Обсуждение результатов и выводы == |
| | | |
− | Как видно из результатов, приведённых выше, энергия, выделившаяся при падении метеорита массой в 1 кг со 2-ой космической скоростью будет ~ в 20 раз меньше, чем энергия ядерного распада 1 кг урана-235.
| + | == Ссылки по теме == |
− | Для того, чтобы сравниться по величине выделившейся энергии с реакцией ядерного распада, метеорит должен лететь со скоростью не менее 50 км/с к моменту столкновения.
| |
− | | |
− | Для сравнения: энергия взрыва атомных бомб при Хиросиме и Нагасаки— от 13 до 18 килотонн в тротиловом эквиваленте.
| |
− | Энергия падения метеорита массой в 1 кг — <math>19,4\cdot 10^{-5}</math> килотонн.
| |
− | Соответственно, при столкновении с Землёй метеорита массой в 100 т произойдёт взрыв, превышающий по значению выделившейся энергии взрыв бомбы в Хиросиме. [[http://ru.wikipedia.org/wiki/%C0%F2%EE%EC%ED%FB%E5_%E1%EE%EC%E1%E0%F0%E4%E8%F0%EE%E2%EA%E8_%D5%E8%F0%EE%F1%E8%EC%FB_%E8_%CD%E0%E3%E0%F1%E0%EA%E8]]
| |
− | | |
− | == Ссылки по теме == | |
− | | |
− | * [[Новости науки и техники#Важнейшие события|Новости науки и техники]] (падение метеорита под Челябинском)
| |
− | * [[http://ru.wikipedia.org/wiki/%C0%F2%EE%EC%ED%FB%E5_%E1%EE%EC%E1%E0%F0%E4%E8%F0%EE%E2%EA%E8_%D5%E8%F0%EE%F1%E8%EC%FB_%E8_%CD%E0%E3%E0%F1%E0%EA%E8]]
| |
| | | |
| == См. также == | | == См. также == |