سوال ۴۱ · فیزیک
کنکور ریاضی ۱۴۰۵ · سوال ۴۱ · کلید رسمی سازمان سنجش
فیزیک · فیزیک ۳ (ریاضی) · فصل ۶: آشنایی با فیزیک هستهای
عدد جرمی هستهای و بار هستهٔ آن است. اگر این هسته پرتو آلفا گسیل کند، تعداد نوترونهای آن پس از واپاشی چند تا است؟
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی
پاسخ درست: گزینهٔ ۲ (کلید رسمی سازمان سنجش)
پاسخ تشریحی
۱. تعداد پروتونهای هسته را از بار آن به دست میآوریم. نوترون بدون بار است و بار هر پروتون برابر است؛ پس بار هسته از رابطهٔ به دست میآید (فیزیک ۳ (ریاضی)، صفحهٔ ۱۳۸). در صورت سؤال، نشانهٔ «/» ممیز اعشاری است، بنابراین:
۲. تعداد نوترونهای اولیه را حساب میکنیم. طبق تعریف عدد جرمی، است (فیزیک ۳ (ریاضی)، صفحهٔ ۱۳۸). پس:
۳. اثر گسیل آلفا را در نظر میگیریم. ذرهٔ آلفا همان هستهٔ هلیم، ، و شامل دو پروتون و دو نوترون است. در نتیجه، با گسیل آن عدد جرمی چهار واحد و عدد اتمی دو واحد کاهش مییابد؛ این قاعده مبنای تعیین هستهٔ دختر در تمرین واپاشی آلفای کتاب نیز هست (فیزیک ۳ (ریاضی)، صفحهٔ ۱۵۵، مسئلهٔ ۶، بخش الف):
بنابراین تعداد نوترونهای هستهٔ دختر برابر است با:
یعنی تعداد نوترونها نسبت به هستهٔ اولیه دو تا کم شده است.
پاسخ: گزینهٔ ۲
چرا گزینههای دیگر نادرستاند
- گزینهٔ ۱: اگر همهٔ چهار نوکلئونِ ذرهٔ آلفا را نوترون فرض کنید، از تعداد نوترونهای اولیه چهار تا کم میکنید و به میرسید. اما ذرهٔ آلفا فقط دو نوترون دارد؛ دو نوکلئون دیگر آن پروتوناند.
- گزینهٔ ۳: مقدار تعداد نوترونهای هستهٔ اولیه است. انتخاب آن یعنی خروج دو نوترون همراه ذرهٔ آلفا را در نظر نگرفتهاید.
- گزینهٔ ۴: اگر بهاشتباه تعداد نوترونها را پس از گسیل آلفا دو تا افزایش دهید، به میرسید. گسیل آلفا به معنای خروج دو پروتون و دو نوترون است، نه افزایش تعداد نوترونها.
راهنمایی قدمبهقدم (پیش از دیدن پاسخ)
- تعریف عدد جرمی و عدد اتمی را در بخش ساختار هسته مرور کنید: بار هسته فقط از پروتونها ناشی میشود و عدد جرمی مجموع تعداد پروتونها و نوترونهاست.
- ابتدا با رابطهٔ تعداد پروتونها را به دست آورید؛ سپس از برای محاسبهٔ تعداد نوترونهای اولیه استفاده کنید.
- ذرهٔ آلفا دو پروتون و دو نوترون دارد؛ بنابراین از تعداد نوترونهای اولیه، فقط دو تا کم کنید.