Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 3266
2017-04-30 
Какое количество урана $_{92}^{235} U$ расходуется в сутки на атомной электростанции мощностью $P = 5 \cdot 10^{3} кВт$? Коэффициент полезного действия $\eta = 17 %$. При распаде одного ядра $_{92}^{235} U$ выделяется энергия $W_{0} = 200 МэВ$.
Решение:
За сутки электростанция вырабатывает полезную энергию $W_{п} = Pt$, где $t = 24 ч = 86400 с$. Затраченная энергия $W_{з}$ - это энергия, выделившаяся в результате управляемой цепной реакции, при которой происходит распад ядер урана $_{92}^{235} U$. Пусть за сутки расходуется масса $m$ урана. В ней содержится $N = \frac{m}{ \mu} N_{A}$ атомов. Здесь $\mu = 235 \cdot 10^{-3} кг/моль$ - молярная масса, $N_{A} = 6,02 \cdot 10^{23} 1/моль$ - число Авогадро. Следовательно, за сутки выделяется энергия $W_{з} = NW_{0} = \frac{m}{ \mu} N_{A} W_{0}$. Из определения КПД:
$\eta = \frac{W_{п}}{W_{з}} = \frac{Pt}{\frac{m}{ \mu} N_{A} W_{0}} \Rightarrow m = \frac{Pt \mu}{ \eta N_{A} W_{0}} = 0,031 кг$.
Какое количество урана $_{92}^{235} U$ расходуется в сутки на атомной электростанции мощностью $P = 5 \cdot 10^{3} кВт$? Коэффициент полезного действия $\eta = 17 %$. При распаде одного ядра $_{92}^{235} U$ выделяется энергия $W_{0} = 200 МэВ$.
Решение:
За сутки электростанция вырабатывает полезную энергию $W_{п} = Pt$, где $t = 24 ч = 86400 с$. Затраченная энергия $W_{з}$ - это энергия, выделившаяся в результате управляемой цепной реакции, при которой происходит распад ядер урана $_{92}^{235} U$. Пусть за сутки расходуется масса $m$ урана. В ней содержится $N = \frac{m}{ \mu} N_{A}$ атомов. Здесь $\mu = 235 \cdot 10^{-3} кг/моль$ - молярная масса, $N_{A} = 6,02 \cdot 10^{23} 1/моль$ - число Авогадро. Следовательно, за сутки выделяется энергия $W_{з} = NW_{0} = \frac{m}{ \mu} N_{A} W_{0}$. Из определения КПД:
$\eta = \frac{W_{п}}{W_{з}} = \frac{Pt}{\frac{m}{ \mu} N_{A} W_{0}} \Rightarrow m = \frac{Pt \mu}{ \eta N_{A} W_{0}} = 0,031 кг$.
