Дано:
tt = 5 мин = 300 с
mm = 0.2 кг
T_1T
1
= 14°C
T_2T
2
= 100°C -- температура кипения воды
II = 2 А
cc = 4200 Дж/(кг·°С) -- удельная теплоемкость воды
Найти:
U=?U=?
Чтобы нагреть воду массой mm от температуры T_1T
1
до температуры T_2T
2
необходимо затратить количество теплоты равное:
Q = mc \Delta T = mc(T_2 - T_1)Q=mcΔT=mc(T
2
−T
1
) .
С другой стороны, по закону Джоуля-Ленца при прохождении тока II в электрокипятельнике за время tt выделяется следующее количество теплоты:
Q = IUtQ=IUt .
Приравняв полученные выражения можем выразить необходимое напряжение:
\begin{lgathered}mc(T_2 - T_1) = IUt\\ U = \dfrac{mc(T_2 - T_1)}{It}\end{lgathered}
mc(T
2
−T
1
)=IUt
U=
It
mc(T
2
−T
1
)
Проведем численный расчет:
U = \dfrac{0.2 \cdot 4200 \cdot (100-14)}{2 \cdot 300} = \dfrac{72240}{600} =120.4 \; \text{B}U=
2⋅300
0.2⋅4200⋅(100−14)
=
600
72240
=120.4B
ответ: 120.4 В.
Объяснение:
Розрізняють наступні типи радіоактивного розпаду атомних ядер:
– α-розпад;
– β-розпад;
– γ-розпад;
– К-захоплення;
– нейтронний розпад;
– спонтанне ділення ядра.
Альфа-розпад (α-розпад) –це вид радіоактивного розпаду атомних ядер, при якому з ядра вивільняється α-частинка.
α-частинка – ядро гелію, що складається з двох протонів та двох нейтронів (42Не).
α-випромінювання – потік α-частинок, що випромінюються при радіоактивному розпаді ядра та в результаті ядерних реакцій.
α-розпад характерний для радіоактивних ізотопів з великими порядковими номерами (Z ≥ 83). Відомо понад 200 α-радіоактивних ізотопів, розташованих у Періодичній системі за плюмбумом. Цей факт пояснюється тим, що α-розпад пов’язаний з кулонівським відштовхуванням, яке зростає зі збільшенням заряду ядра швидше, ніж ядерні сили притягання, які лінійно збільшуються зі зростанням масового числа.
Цей вид радіоактивного розпаду був відкритий і досліджений першим. Тому правило зсуву (закономірність перетворення) атомних ядер приα-розпаді було сформульовано досить швидко після відкриття радіоактивності: у 1903 році німецьким фізиком К.Фаянсом та англійським фізиком Ф. Содді незалежно одним від одного.
Правило зсуву при α-розпаді: при відокремленні α-частинки від ядра його порядковий номер (Z) зменшується на 2, а масове число (A) – на 4. Схематично процес цього типу самовільного ядерного перетворення можна зобразити наступним чином::
AZ → A-4Z-2 + 42He(3.7)
Наприклад, 23892U→23490Th + 42He,22688Ra→22286Rn+α.
Час життя α-радіоактивних ядер знаходиться у межах від 1017 років (204Pb) до 3.10-7 с (212Po).
У теорії α-розпаду передбачається, що всередині ядер можуть утворюватись групи нуклонів, що складаються з двох протонів та двох нейтронів, тобто α-частинки. Материнське ядро є для α-частинок потенційною ямою, що обмежена потенційним бар’єром. Енергія α-частинки складі ядра недостатня для подолання цього барьєра. Вивільнення α-частинки з ядра стає можливим тільки завдяки квантово-механічному явищу, що зветься тунельним ефектом. Тунельний ефект – це відмінна від нуля вірогідність проходження α-частинки під потенційним бар’єром і відділення її від материнського ядра. Отже, явище тунелювання має ймовірносний характер. Основним фактором, що визначає вірогідність α-розпаду і її залежність від енергії α-частинки та заряду ядра, є кулонівський бар’єр. Якщо середня енергія α-частинки складає 5-10 МеВ, а висота кулонівського бар’єру у важких ядер – 25-30 МеВ, то зрозуміло, що виліт α-частинки може відбуватись тільки шляхом тунельного ефекту.
