Номер 5, страница 217 - гдз по физике 11 класс учебник Жилко, Маркович

5. При каком условии реакция идет с поглощением энергии, а при каком — с выделением?

Энергетический исход любой ядерной реакции — выделение или поглощение энергии — определяется изменением суммарной массы покоя частиц в ходе этой реакции. Согласно принципу эквивалентности массы и энергии Эйнштейна, $E=mc^2$, любое изменение массы системы сопровождается соответствующим изменением ее полной энергии.

Пусть $M_{исх}$ — это суммарная масса покоя всех частиц, вступающих в реакцию (исходных частиц), а $M_{кон}$ — суммарная масса покоя всех частиц, образующихся в результате реакции (конечных продуктов). Энергетический выход реакции $Q$ определяется как разность энергий покоя до и после реакции: $$Q = (M_{исх} - M_{кон})c^2$$ где $c$ — скорость света в вакууме.

Реакция идет с выделением энергии (является экзотермической), если ее энергетический выход положителен ($Q > 0$). Это происходит при условии, что суммарная масса исходных частиц больше суммарной массы конечных частиц: $$M_{исх} > M_{кон}$$ В этом случае разность масс, называемая дефектом массы реакции $\Delta M = M_{исх} - M_{кон}$, превращается в энергию, которая выделяется в виде кинетической энергии продуктов реакции и/или энергии излучения (например, гамма-квантов).

Реакция идет с поглощением энергии (является эндотермической), если ее энергетический выход отрицателен ($Q < 0$). Это происходит при условии, что суммарная масса исходных частиц меньше суммарной массы конечных частиц: $$M_{исх} < M_{кон}$$ Для протекания такой реакции необходимо, чтобы исходные частицы обладали достаточной кинетической энергией, которая пойдет на компенсацию увеличения массы покоя продуктов. Без подвода энергии извне такая реакция невозможна.

Ответ: Реакция идет с выделением энергии, если суммарная масса покоя частиц до реакции больше суммарной массы покоя частиц после реакции. Реакция идет с поглощением энергии, если суммарная масса покоя частиц до реакции меньше суммарной массы покоя частиц после реакции.