Дано:
7 свободных электронов, 7 свободных протонов и 8 свободных нейтронов.
Новый атом: 15/7N (азот).
Найти: Изменение энергии системы в электронвольтах (эВ) после объединения этих частиц в атом.
Решение:
Для решения задачи нужно рассчитать изменение массы системы до и после образования атома и перевести это изменение массы в энергию.
1. Масса системы до объединения:
Масса системы до объединения включает массы всех свободных частиц.
Масса системы = масса электронов + масса протонов + масса нейтронов.
- Масса одного электрона (m_e) = 9.10938356 × 10^-31 кг.
- Масса одного протона (m_p) = 1.6726219 × 10^-27 кг.
- Масса одного нейтрона (m_n) = 1.6750 × 10^-27 кг.
Масса системы до объединения (M_система) = 7 × m_e + 7 × m_p + 8 × m_n.
2. Масса атома 15/7N:
Масса атома включает массу 7 протонов, 7 нейтронов и 7 электронов, но с учетом связи между частицами, эта масса будет меньше, чем сумма масс отдельных частиц. Масса атома 15/7N (M_15_7N) = масса 7 протонов + масса 7 нейтронов + масса 7 электронов - масса связи.
3. Энергия связи:
Энергия связи (E_связи) атомного ядра = (масса до объединения - масса атома) × c^2, где c — скорость света (c = 3 × 10^8 м/с).
Для точных значений изменения энергии необходимо использовать таблицу массовых дефектов и энергии связи для конкретных изотопов, что обычно дается в задачах.
Ответ:
Изменение энергии системы будет равно энергии связи, которая определяется разницей масс до и после объединения и переводится в электронвольты. Значение изменения энергии в электронвольтах зависит от точных данных о массовых дефектах и энергии связи для атома 15/7N.