首页 / 探索 / 一克铀235裂变,会损失多少质量,又会产生多少能量?

一克铀235裂变,会损失多少质量,又会产生多少能量?

E=mc∧2,这是质能方程,根据这个公式,我们可以一目了然地看出即使是十分微小的质量,如果转化为能量,也是十分巨大的。

在质能方程中,能量等于质量乘以光速的平方,而光速约为每秒30万千米,显然,光速的平方是一个天文数字。质量本质上是能量的一种表现形式,而在很长一段时间以来,人们一直认为质量是守恒的。质量守恒在化学式配平上得到了很好的呈现,人们也一直认为化学反应前后的物质质量是不变的。

化学反应前后的质量不变,实际上是由于认知局限所造成的误会,化学反应的过程中其实一样会造成质量损失,只不过损失的质量太过微小了,微小到无法察觉的地步。直到人类清楚地看到核反应之后所出现的质量亏损,才意识到其实化学反应的过程中一样存在着质量的损失。

一克铀235裂变,会损失多少质量,又会产生多少能量?

为什么核反应能够释放如此巨大的能量呢?显然本质上是因为质量的亏损。

众所周知,核裂变所使用的原料是铀235,那么一克铀235完全裂变,会出现多大的质量亏损呢?这些亏损的质量又会产生多少能量呢?先简单介绍一下核裂变的原理,当一个铀235吸收了一个低能中子之后,就会发生裂变,释放巨大能量的同时会再释放出2个中子,而这2个中子又会被其它铀235吸收促成进一步裂变,这就是“链式反应”。

为什么裂变之后会释放巨大能量呢?简单来讲,铀235在裂变之后会生成新的物质并释放出中子,在裂变反应之前和裂变反应之后,中子和质子相加的数量总和是相等的,但是反应之后的质子数量要比反应前多,而中子数量要比反应前少,而中子的质量比质子略大,也就是说反应之后的质量发生了亏损,而亏损的质量则以能量的形式被释放了出来。

一克铀235裂变,会损失多少质量,又会产生多少能量?

一个铀235裂变会产生多少质量损失呢?

为了准确计量微小分子的质量,国际上通常采用一个原子的质量单位为基准,表示为amu,而一个原子裂变所造成的质量亏损大约为0.2amu。值得注意的是,这只是一个大概的数字,因为核裂变过程非常复杂,裂变的产物也不尽相同,所以质量损失也会有所区别。

知道了一个原子裂变所造成的质量损失,就可以通过质能方程来计算一个原子裂变所能够释放的能量了。能量等于质量乘以光速的平方,质量为0.2amu,1amu=1.66053886X10∧-27,然后再乘以光速的平方,为方便计算,取整数约为200Mev。ev表示一个电子在一伏电压加速时获得的能量,而1Mev=1000000ev。

一克铀235裂变,会损失多少质量,又会产生多少能量?

一个原子裂变所释放的能量为200Mev,现在我们再来看看如果有一克铀235完全裂变,到底能够释放多少能量。

每摩尔物质含有6.0221414×10∧23个原子,而一克铀235等于0.004255摩尔,所以一克铀235所包含的原子个数就应该是2.562×10∧21。

现在只需要用一克铀235所包含的原子个数乘以200Mev就可以得出一克铀235完全裂变所释放的能量了,我们将其换算为我们比较熟悉的单位焦耳,就是81970MJ。现在我们来和其它能源比较一下,看看核裂变所释放的能量有多么巨大。

一克铀235裂变,会损失多少质量,又会产生多少能量?

1kg标准煤燃烧所释放的热量为29.27MJ,也就是说2.8吨标准煤燃烧所释放的热量量才等于一克铀235完全裂变所释放的能量。

再来看看汽油,1kg汽油燃烧所释放的热量为46MJ,所以1.78吨汽油燃烧所释放的热量等于一克铀235完全裂变所释放的能量。如果把对比物换成木柴就更不得了了,需要将近7吨的木柴完全燃烧才能够等同于一克铀235完全裂变所释放的能量,可见核裂变所释放的能量是多么巨大。

必须要提的是,我们只是在进行一个思想实验,而在现实之中一克铀235完全裂变是不存在的。因为没有纯度为100%的铀235,即使通过离心机不断浓缩,铀235的浓度也只能够到95%以上,而一般核电站所使用的铀235浓度仅为5%。此外参与反应的铀235也不会完全发生裂变。

免责声明:本文来自网络,不代表爱读书立场,版权归原作者所有,向原创致敬,如有侵权,请联系我们删除。转载请注明出处:https://www.dushu263.com/388294.html
上一篇
下一篇

为您推荐

联系我们

联系我们

在线咨询: QQ交谈

邮箱: 200768998@qq.com

工作时间:周一至周五,9:00-17:30,节假日休息
返回顶部