Question

100 БАЛОВ ФИЗИКА Визначити ККД атомної електростанції, якщо за хвилину в її реакторах спалюють 3,6 г Урану -235. Загальна вихідна потужність генераторів електростанції становить 1600 МВт. Вважати, що при поділі одного ядра Урану виділяється енергія 32∙10-12Дж. Число Авогадро NA = 6∙1023 1/моль. Відповідь дати у відсотках з точністю до цілих. У відповіді ввести лише число без жодних позначень.

Answer 1

Дано:
m=3.6 г
t=1м=60с
P=1600 МВт = 1.6 *10^9 Вт
E=32*10^-12 Дж
Na=6∙1.023*10^23 1/моль
M=235 г/моль
---------------------------------------------
n-?

Решение:
n=(Aполезное/Аполное)*100%
Aполезное=P*t;
Аполное=E*N
N=ν*Na
ν=m/M
N=(m/M)*Na
Аполное=E*Na*m/M
n=(P*t*M*100%)/(E*Na*m)
[n]=(Вт*с*г/моль*%)/(Дж*1*г), так как Дж=Вт/c = (Дж*г/моль*%)/(Дж*г) = %/моль, так как моль это безрозмерная величина то = [%]
n=(1.6 *10^9*60*235*100)/(32*10^-12*6∙1.023*10^23*3.6)=31.9...≈32%
Ответ:32

Answer 2

Для визначення ККД (коефіцієнт корисної дії) атомної електростанції спочатку потрібно визначити кількість енергії, яка виділяється при спалюванні 3,6 г Урану-235.

Маса одного моля Урану-235 дорівнює 235 г. Тому кількість молей Урану-235, яке спалюється за хвилину, можна визначити за формулою:

моль Урану-235 = маса Урану-235 / молярна маса Урану-235 моль Урану-235 = 3,6 г / 235 г/моль ≈ 0,01532 моль

Енергія, яка виділяється при поділі одного ядра Урану-235, становить 32∙10-12 Дж. Тому загальна енергія, яка виділяється при спалюванні 0,01532 моль Урану-235, може бути визначена за формулою:

енергія = кількість молей Урану-235 * енергія, що виділяється при поділі одного ядра енергія = 0,01532 моль * 32∙10-12 Дж/моль ≈ 4,9024∙10-13 Дж

Вихідна потужність генераторів електростанції становить 1600 МВт, а це 1600∙106 Вт. Оскільки потужність визначається як кількість енергії, яка виділяється за одиницю часу, то можемо визначити, за який час виділяється 1600∙106 Вт:

час = енергія / потужність час = 4,9024∙10-13 Дж / (1600∙106 Вт) ≈ 3,064∙10-19 с

ККД (відсоток) обчислюється як відношення корисної енергії до вихідної потужності, помножене на 100%:

ККД = (корисна енергія / вихідна потужність) * 100% ККД = (4,9024∙10-13 Дж / (1600∙106 Вт)) * 100% ≈ 3,064∙10-17%

Отже, ККД атомної електростанції становить приблизно 3,064∙10-17%.