На сколько градусов можно нагреть и испарить воду, используя энергию, выделяющуюся при делении 9,4 г урана-235?

Хорошо, давайте разберемся с этой задачей пошагово:

Шаг 1: Найдем количество делений, которые могут произойти при расщеплении 9,4 г урана-235. Для этого нужно разделить массу урана на массу одного атома урана-235.

Масса одного атома урана-235 составляет приблизительно 235 г/моль. Поскольку у нас есть 9,4 г урана-235, мы можем найти количество молей:

\[
\text{Количество молей урана-235} = \frac{{9,4 \, \text{г}}}{{235 \, \text{г/моль}}} = 0,04 \, \text{моль}
\]

Теперь мы знаем, что у нас есть 0,04 моль урана-235.

Шаг 2: Теперь найдем количество делений. Мы знаем, что при каждом делении выделяется 200 МэВ энергии. Для этого нужно умножить количество молей на число делений в 1 моле урана-235. Это может быть найдено с помощью постоянной Авогадро:

\[
\text{Количество делений} = \text{Количество молей} \times \text{Число делений в 1 моле урана-235}
\]

Экспериментальные данные показывают, что на каждый моль урана-235 приходится около \(6,02 \times 10^{23}\) делений.

\[
\text{Количество делений} = 0,04 \, \text{моль} \times (6,02 \times 10^{23} \, \text{делений/моль}) = 2,408 \times 10^{22} \, \text{делений}
\]

Теперь мы знаем, что у нас будет 2,408 x 10^22 делений.

Шаг 3: Найдем общую энергию, которая будет выделена при всех этих делениях. Для этого нужно умножить количество делений на энергию, выделяющуюся при одном делении.

\[
\text{Общая энергия} = \text{Количество делений} \times \text{Энергия, выделяющаяся при одном делении}
\]

Мы знаем, что энергия, выделяющаяся при одном делении, составляет 200 МэВ. Но для удобства расчетов, давайте переведем это значение в джоули:

1 эВ (электрон-вольт) = \(1,6021 \times 10^{-19}\) Дж

Таким образом,

200 МэВ = \(200 \times 10^{6}\) эВ = \(200 \times 10^{6} \times 1,6021 \times 10^{-19}\) Дж = \(3,2042 \times 10^{-11}\) Дж

Теперь, мы можем найти общую энергию:

\[
\text{Общая энергия} = (2,408 \times 10^{22} \, \text{делений}) \times (3,2042 \times 10^{-11} \, \text{Дж/деление})
\]

Теперь давайте рассчитаем общую энергию:

\[
\text{Общая энергия} = 7,716 \, \text{Дж}
\]

Шаг 4: Теперь, чтобы найти на сколько градусов можно нагреть и испарить воду, используя эту энергию, нам необходимо знать количество теплоты, необходимое для нагревания и испарения воды. Это известная константа, которую мы называем удельной теплотой испарения воды, и ее значение составляет около \(2,26 \times 10^6\) Дж/кг.

Теперь мы можем рассчитать, насколько градусов можно нагреть и испарить воду:

\[
\text{Изменение температуры} = \frac{{\text{Общая энергия}}}{{\text{Удельная теплота испарения воды}}}
\]

\[
\text{Изменение температуры} = \frac{{7,716 \, \text{Дж}}}{{2,26 \times 10^{6} \, \text{Дж/кг}}} \approx 0,0034 \, \text{кг}
\]

Таким образом, используя энергию, выделяющуюся при делении 9,4 г урана-235, можно нагреть и испарить примерно 0,0034 кг воды.

Надеюсь, этот ответ достаточно обстоятельный и понятный для школьника. Если у вас возникнут какие-либо вопросы, не стесняйтесь задавать их!