В основе принципа действия американских горок лежит закон сохранения полной механической энергии. Тележку поднимают на самую высокую точку горки и отпускают вниз. Высота всех виражей всегда меньше высоты начального пункта трассы. На рисунке показана модель американских горок. Масса тележки равна 411 кг. Ускорение свободного падения принять равным 10 мс2 и силами сопротивления пренебречь.
Рис. 2. Деление ядра урана-235
Существует несколько возможных результатов деления ядра урана-235:
1. Распад на барий и криптон с выделением трёх нейтронов:
2. Распад на ксенон и стронций с выделением двух нейтронов:
Делением ядра называется ядерная реакция деления тяжёлого ядра, возбуждённого захватом нейтрона, на две приблизительно равные части, называемые осколками деления.
Ядра урана-238 могут делиться лишь под влиянием нейтронов большой энергии (быстрых нейтронов). Такую энергию имеют только 60 % нейтронов, появляющихся при делении ядра урана-238. Примерно только 1 из 5 образовавшихся нейтронов вызывает деление ядра.
Механизм превращения энергии во время деления ядра. Единица измерения энергии
Поскольку масса покоя тяжёлого ядра урана больше суммы масс покоя осколков, образующихся в результате распада, то реакция деления протекает с выделением энергии. Вычислить эту энергию можно по аналогии с энергией связи.
, где
Кулоновские силы, разгоняя осколки ядра, придают им определённую кинетическую энергию. Однако эти осколки тормозятся окружающей средой, преобразуя свою кинетическую энергию во внутреннюю энергию окружающей среды. Таким образом, вследствие деления ядер урана наблюдается колоссальный нагрев всего окружающего пространства. Для примера, при полном делении всех ядер одного грамма урана выделится энергия эквивалентная сгоранию 2,5 т нефти.
Использовать стандартную единицу измерения энергии (Дж) для ядер не совсем удобно, так как энергия одного ядра крайне мала. Для микромира была введена специальная единица измерения – электронвольт.
Один электронвольт равен работе, которую должно совершить поле при перемещении элементарного заряда между разностью потенциалов 1 В.
Цепная ядерная реакция
Любой из нейтронов, вылетающий из ядра, может попасть в соседнее ядро и вызвать излучение им новых нейтронов, которые, в свою очередь, попадут в новые ядра, и те излучат новые нейтроны. В результате получается процесс, который поддерживает сам себя. Такой процесс называется цепной ядерной реакцией.
Цепная ядерная реакция – самоподдерживающаяся реакция деления тяжелых ядер, в которой непрерывно воспроизводятся нейтроны, делящие все новые и новые ядра.
Суть такой реакции заключается в том, что на первом этапе распада выделяется, допустим, N нейтронов, на следующем этапе – нейтронов, и т. д. (см. Рис. 3). Количество нейтронов в реакции растёт в геометрической прогрессии. Это приводит к тому, что колоссально растёт выделяемая энергия, которая позволяет реакции поддерживать саму себя.
Возможны различные варианты протекания цепных ядерных реакций, эти процессы позволяет описывать физическая величина, которая называется критическая масса.
Критическая масса () – минимальное количество делящегося вещества, необходимое для начала самоподдерживающейся цепной ядерной реакции. Критическая масса известна для различных радиоактивных элементов (для урана-235 она составляет 48 кг).
Рис. 3. Рост числа нейтронов при цепной реакции
В зависимости от массы рассматриваемого образца цепные ядерные реакции делят на следующие формы протекания:
1. Если масса образца меньше критической массы (), то число нейтронов убывает и реакция затухает.
2. Если масса образца больше критической массы (), то число нейтронов лавинообразно увеличивается, реакция становится неуправляемой, что приводит к взрыву.
3. Если масса образца соответствует критической, протекает управляемая цепная реакци
Объяснение:
Долгими осенними вечерами, когда угасают последние лучи заходящего солнца, наступают астрономические сумерки. Астрономические потому, что звезды уже видны, а горизонт еще виден. Малек позже горизонт поглощает чернота ночного неба, усыпанное миллионами мерцающих звезд.
В период с 1 октября и до 15 января в южной части небосвода виден квадрат из одинаково ярких звезд. От его левого верхнего угла в сторону востока виднеются еще три звезды. Неопытный наблюдатель может принять это созвездие за ковш Малой Медведицы. Но это не так. Исходя из своего жизненного опыта я знаю точно, что это созвездие Пегаса. Рукоятка этого ковша состоит из самых ярких звезд – созвездие Андромеды.
Если посмотреть вдоль этой рукоятки, то натыкаемся на альфу Персея, характеризующееся треугольником звезд альфа, бета и лямда.
В юговосточной части небосвода отчетливо видны Овен и Персей. Это самые реальные созвездия осеннего неба.
Из всех из них мне наиболее симпатичен Овен. Баран бараном, но какой баран! Его тоже, как и Персея, составляют три звезды – альфа, бета, лямда. Лямбда Овна – двойная звезда. Это бело-голубые карлики. Да. И среди звезд встречаются такие. Их температура более 11 тысяч градусов по кельвину. Вращаются они в паре, как и все голубые, вокруг одной оси под углом 8 минут. Это первая двойная звезда, обнаруженная в телескоп в 1664 году Робертом Гуком.
В Овне есть еще такая же прикольная звезда, открытая в 1781 году. Она тоже двойная и угол к оси их вращения составляет 38 минут друг к другу. Самый прикол в том, что с тех пор, как их открыли, они так и остаются неподвижны друг относительно друга. Это потому, что у них огромная продолжительность периода вращения.
Наличие в Овне парных, голубых карликов, делает это созвездие привлекательным по многим аспектам.