109年:醫物幅安(2)

一個235U原子與慢中子反應釋出 200 MeV 能量,則 1 g 之235U全部與慢中子反應能放出多少 MeV 的能量?

A5.1×1022
B5.1×1023
C5.1×1024
D5.1×1025

詳細解析

本題觀念:

本題考核核分裂(nuclear fission)的能量計算,需結合 Avogadro 數(亞佛加厥數)與每次分裂釋放的能量進行數量級計算。

235^{235}U 核分裂能量計算原理

每個 235^{235}U 原子核與慢中子(thermal neutron)發生分裂時,平均釋放約 200 MeV 的能量(含裂變碎片動能、瞬發中子、β 粒子、γ 射線及微中子等)。

計算步驟:

Step 1:計算 1 g 235^{235}U 的原子數

235^{235}U 的莫耳質量為 235 g/mol,Avogadro 數 NA=6.022×1023N_A = 6.022 \times 10^{23} atoms/mol。

N=mM×NA=1 g235 g/mol×6.022×1023 atoms/molN = \frac{m}{M} \times N_A = \frac{1 \text{ g}}{235 \text{ g/mol}} \times 6.022 \times 10^{23} \text{ atoms/mol}

N=6.022×1023235=2.562×1021 atomsN = \frac{6.022 \times 10^{23}}{235} = 2.562 \times 10^{21} \text{ atoms}

Step 2:計算總能量

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