Як багато води можна нагріти від 0 градусів до кипіння за рахунок енергії, яка відпускається під час повного розпаду

Добро пожаловать! Давайте решим задачу по основам физики.

Для решения этой задачи, нам нужно сначала найти количество розпадов урану-235, затем найдем общую энергию, которая освобождается при полном распаде этой массы урана, и наконец, вычислим количество воды, которое можно нагреть этой энергией.

По условию задачи, масса урану-235 равна 2.38 г, а масса атома урану-235 составляет 3.8×10^-2 г.

Давайте найдем количество распадов, поделив массу урана на массу атома урану-235:

\[
\text{{Количество распадов}} = \frac{{2.38 \, \text{{г}}}}{{3.8 \times 10^{-2} \, \text{{г}}}} = 62.63
\]

Теперь мы знаем, что при каждом распаде урану-235 выделяется энергия 3.2 × 10^11 Дж.

Теперь найдем общую энергию, которая освобождается при полном распаде этой массы урана:

\[
\text{{Общая энергия}} = \text{{Количество распадов}} \times \text{{Энергия при одном распаде}} = 62.63 \times 3.2 \times 10^{11} \, \text{{Дж}}
\]

Теперь, чтобы узнать, сколько воды можно нагреть этой энергией, нам нужно знать количество теплоты, которое требуется для нагрева одного грамма воды на один градус Цельсия. Давайте предположим, что у нас есть масса v грамм воды.

Согласно закону сохранения энергии, количество энергии, выделяемое ураном, должно быть равно количеству энергии, необходимому для нагрева воды:

\[
\text{{Кол-во выделяемой энергии}} = \text{{Кол-во энергии для нагрева воды}}
\]

\[
v \times c \times \Delta T = \text{{Общая энергия}}
\]

где \( c \) - удельная теплоемкость воды (приближенное значение - 4.186 \(\text{Дж}/(\text{г}\cdot\text{°C})\)), а \(\Delta T\) - изменение температуры, равное \(100 - 0 = 100 \, \text{°C}\).

Теперь найдем количество воды \( v \):

\[
v = \frac{{\text{{Общая энергия}}}}{{c \times \Delta T}} = \frac{{62.63 \times 3.2 \times 10^{11}}}{{4.186 \times 100}} = 4.74 \times 10^{11} \, \text{г}
\]

Таким образом, можно нагреть примерно \(4.74 \times 10^{11}\) граммов воды от 0 градусов до кипения, используя энергию, которая выделяется при полном распаде 2.38 г урану-235.