Question

已知在裂变反应中一个铀原子能释放180+MeV可利用的核能,那么1+kg的铀-235,

Answer 1

问：已知在裂变反应中一个铀原子能释放180+MeV可利用的核能,那么1+kg的铀-235,

问：已知在裂变反应中一个铀原子能释放180 MeV可利用的核能，那么1 kg的铀-235，全部裂变所放出的可利用的核能相当于约多少吨标准煤燃烧放出的热能？（1 Kg标准煤的热当量为29.3 MJ，1 eV=1.6× J，需要写出计算过程）

答：在完全裂变的情况下可以释放多少能量？铀-235的裂变产物一般有两个中子和一些其他的裂变产物，同时也释放出一些中子。每个裂变会释放出平均接近200 MeV的能量。因此，裂变反应的能量产生率可以通过下面的公式计算：能量产生率 = n * E / m其中，n 是每秒钟裂变的铀-235原子数，E 是铀-235每个裂变所释放的能量（180+MeV），m 是铀-235的摩尔质量（235 g/mol）。首先要计算出1 kg铀-235中铀-235的摩尔数：1 kg　=　1000 g　=　1000/235 mol　≈　4.255 mol铀-235的完全裂变可以产生接近200 MeV的能量，即E　=　200 MeV　=　200 × 1.6 × 10^-13 J/MeV　≈　3.2 × 10^-11 J接下来，我们需要知道每秒钟裂变的铀-235原子数。在完全裂变的情况下，每个铀-235原子都会被裂变，因此：n　=　N_A * (1 kg/m) / M其中，N_A 是阿伏伽德罗常数（6.02 × 10^23 /mol），M 是铀-235的摩尔质量（235 g/mol）。代入数值，可得：n　≈　(6.02 × 10^23 /mol) * (1 kg/m) / (235 g/mol)　≈　1.026 × 10^23 /s最终，能量产生率可计算为：能量产生率　=　(1.026 × 10^23 /s) * (3.2 × 10^-11 J/cycle) / (4.255 mol/m)　≈　2.44 × 10^14 W因此，在完全裂变的情况下，1 kg的铀-235可以释放出约2.44 × 10^14 瓦特的能量。

问：已知在裂变反应中一个铀原子能释放180 MeV可利用的核能，那么1 kg的铀-235，全部裂变所放出的可利用的核能相当于约多少吨标准煤燃烧放出的热能？（1 Kg标准煤的热当量为29.3 MJ，1 eV=1.6×10负9次方J，需要写出计算过程）

问：这个

答：首先计算1 kg铀-235裂变能放出的能量：1 kg铀-235 = 1000 g / 235 g/mol = 4.26 mol每个铀-235原子裂变可释放的能量为：180 MeV × 1.6×10负19次方 J/MeV = 2.88×10负12次方 J1 kg铀-235全部裂变后可释放的能量为：4.26 mol × 2.88×10负12次方 J/mol = 1.23×10负11次方 J将兆电子伏特(Mev)转换为焦耳(J)，即180 MeV = 180 × 1.6×10负10次方 J = 2.88×10负9次方 J因此，1 kg铀-235全部裂变所释放的可利用能量相当于：1.23×10负11次方 J ÷ 2.88×10负9次方 J/kg = 0.0427 kg = 42.7 克标准煤最终答案为约0.0427吨。