химический каталог




Курс физической химии. Том I

Автор Я.И.Герасимов

ю ядерных реакций является измеримое изменение массы системы в процессе превращения, которому соответствует очень большое изменение энергии системы. Связь между изменением массы А/72 и изменением энергии Д{/ системы выражается уравнением Эйнштейна:

AU = Дтс2 (X, 48)

где с—скорость света.

Изменение массы системы, очевидно, равно алгебраической сумме масс участников реакции:

Ып = Е (v,M,) (X, 49)

Здесь V;—стехиометрические коэффициенты; Mt—атомные массы.

Если бы ядерная реакция протекала при температуре О °К, то величина AU~AV*a представляла бы собой теплоту реакции в этих условиях (при V=const). Поэтому уравнение (X, 48) дает возможность вычислить теплоту ядерной реакции при абсолют-ком нуле, если известно изменение Д/тг массы системы.

Исходя из величины Д?/Ц, можно выразить теплоту ядерного превращения при других условиях.

* Поэтому применяемый иногда термин «ядерная химия» неправилен.

Считаем, что участники ядерной реакции являются одноатомными газами и теплоемкость С0 каждого из них поэтому равна 2f2R. Тогда при температуре Т получим:

At/0- AU;-r-~RT^

где Av—алгебраическая сумма стехиометрических коэффициентов ядерной реакции.

Так как для газовой реакции Д//°=Д UOJr&^RT, то

АЯ* = At/; + y^rAv + Av^T = S (v(./H,-)c3 + ~ RTAv (X, 50)

Найдем теперь выражения для изобарного потенциала ядерного превращения, используя уравнение (IX, 13):

AG0 = АЯ° — TAS° = —RT\nKp

Энтропия одноатомного идеального газа выражается уравнением <Х, 33):

S° = -2,?>U + ^R\nM + R\ng+~R\nT

Подставив выражения ДЯ° из уравнения (X, 50) и S° из уравнения (X, 33) в уравнение (IX, 15), получим при давлении Р=* ~1 атм:

&G° = —2,303^7 lg Кр = (v,E MJc2 + -§? ^rAv + 2,314TAv —

— A/^?v>M^-/?r(?v>^)--|/?nnrAv (X, 51)

Выразим давления компонентов равновесной смеси (pt) числами частиц в одном см3 (zj:

Подставив в это выражение Nk—6,024 • 1023 и R—82,05 см3-атм, получим:

lgzf=lgp,.-lgT + 21,866

Составляем по общему правилу уравнение для константы равновесия ядерной реакции, выражая концентрации компонентов через г{.

*.=п [*]')

Следовательно, по предыдущему:

lg Кг = lgn(z;/) = lg /Ср — Av lg Т + 21,866Av

§5*. Термодинамика ядерных реакций

345

Заменим теперь в этом уравнении \GKP величиной 2 и подставим значение ЛО° из уравнения (X, 51):

+ (21,866 - 2^353 - Щ Av + 4 (Е v,. lg М, + Ev, lgft) (X, 52)

В первый член правой части подставляем с=2,998-1010 см/сек и =8,341 ? 107 эрг/моль ? град и объединяем числовые коэффициенты при Av:

ls(^lgM,)+L(v(.lg^)j (X, 53)

lg/Cz = : г + -2 ^ lg^ +

+ 20,274Av+ rQ

Уравнение (X, 53) может служить только для расчетов первого приближения. Уравнение состояния идеальных газов не-приложимо к плазме, т. е. смеси ядер и элементарных частиц, так как в плазме имеют место не только высокие температуры* дающие возможность осуществляться ядерным реакциям, но и сильные взаимодействия частиц, вызывающие большие отклонения от идеальных законов.

Рассмотрим некоторые примеры расчета величины Кг. 1. Взаимодействие электрона и позитрона

Здесь Дч=0—2=—2; Л^-=Л^+= 0,548.10~3; 2ч^=—1,096- 10~s; ge-=g^l. Подставив числовые значения величин в уравнение (X, 53), получим:

5,146-Ю»

lg Kz = Ы ге-ге+ = 3 lg Т - 31,38 (X, 54)

В вакууме в отсутствие других видов материи ze+=ze-= К~1/&. При 7,=8-107

г^+=2,5-10~Б, т. е. одни позитрон (и одни электрон) приходится иа 40 000 см3.

При дальнейшем повышении Т имеет место резкое возрастание числа электронов и позитронов, т. е. реакция (I) сдвигается в сторону образования пар е~-ге+

при r=2tl08; 1,9.10й слГ3.

Концентрация z°- электронов (компенсированная положительными зарядами ядер) внутри звезд достигает большой величины (для звезд типа G и К

величина ге~«5,10м см~~в). В этом случае концентрация г пар (е~+е+)> возникающих из излучения, должна при равновесии удовлетворять закону действия масс:

Вычислив Кг по уравнению (X, 55) для различных температур и используя величину ге-, находим ге+ по уравнению (X, 55). Результаты расчета приведены. в табл. X, 2.

Величина U0 в табл. X, 2—это энергия, сконцентрированная в массах электронов и позитронов, образовавшихся в 1 см3 из излучения с поглощением соответствующей энергии. Таким образом, повышение температуры в известной области (Зч-5-Ю8 градуса) затрудняется интенсивным образованием частиц, накапливающих энергию, связанную с массой и не вызывающую повышения температуры (см. последний столбец табл. X, 2).

Таблицах, 3

Равновесие реакции 4Н+ + +2е~ = Не2+

т, °К к

Г

7- 1С8 5-Ю81

8- ICS 2,5-10'

1. 10» 2,5-10"27

5- 1С9 3-10-137

2. Образование ядер гелия из протонов и электронов

4Н++2<Г = НеЗ+ (II)

Здесь Av=—5; 2vn,=4,0013—4-1,0072—2-0,548-10"3=—0,0286. Из уравнения (X, 55) получаем:

^HE2+ 1,34 МО"

lg КГ *= ^ 1Г?Г = -92.44 - 7,5 lg Т + (X, 56)

На самом деле, процесс, изображенный уравнением (II), осуществляется гораздо более сложными путями, через ряд промежуточных ступеней, например через

страница 128
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229

Скачать книгу "Курс физической химии. Том I" (6.03Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
плитка 60 60 керамогранит
курсы по бухучету и налогообложению
ремонт стартеров ленинградское шоссе
мячи для мини-футбола

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(09.12.2016)