分類: 理化教學

從核反應式看E=MC2

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最近有學生問到：課本用愛因斯坦的質能互換理論解釋為什麼核反應可以產生巨大的能量，但從鈾-235的核分裂反應式卻看不出來反應前後質量有任何變化，因為反應式中反應前後質子數總和與中子數總和並沒有減少，既然質子數沒有減少，反應式中亦無電荷數變化，可見電子數也沒有減少，那麼鈾-235的核分裂反應減少的究竟是那一部分的質量？

U-235核分裂反應式  clip_image002 

這個問題在中學課本中僅是告訴學生：核反應不遵守一般化學反應必須遵守的質量守恆定律，核分裂或核融合反應之後總質量會減少，減少的質量轉變成能量釋放出來，至於減少的是那一部分的質量，大都帶過不談。

要探討這個問題，我們應該按照U-235核分裂反應式實際算算看，  是不是真的質量有改變。要計算之前我們先把一些基本的先備知識準備好。

首先原子質量常用的單位是amu(atomic mass unit)，1961年IUPAC以C-12為標準，1個C-12原子質量=12amu

clip_image002[10]

從網路資料查到以amu為單位的反應式中各元素原子質量值(資料來源http://www.wolframalpha.com)

U-235的原子質量為235.043929918(amu)

換算成kg為單位 =clip_image002[12]kg

Ba-144的原子質量為143.922952853(amu)

換算成kg為單位 =clip_image002[18]kg

Kr-89的原子質量為88.917630581(amu)

換算成kg為單位 =clip_image002[16]kg

1個中子的質量clip_image002[6]

反應物總質量(U-235 + 1 neutron)-產物總質量(Ba-144 + Kr-89 + 3 neutrons) = clip_image002[20]kg

反應後質量的確有減少，這減少的部分究竟是從何而來？

待續…

98年基北區各校最低錄取分數資料

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302停課日3-7~4-1補充講義

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5-1段考題目

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1. 那一個物理量可用來表示物體的冷熱程度？　(A) 比熱　(B)熱量　(C)溫度　(D)溫度計。

2. 下列哪一種溫度計，測量溫度變化的原理，與其他三種溫度計不同？　(A)酒精溫度計(B)水銀溫度計(C) 氣溫計(D)液晶溫度計。

3. 攝氏溫標是以那一種物質的凝固點作為0度？(A)金(B)水(C)酒精(D)水銀。

4. 如下圖所示，甲、乙兩圖代表同一個錐形瓶裝滿水，上插玻璃管，在不同水溫時，玻璃管中水面的高度。20℃時水面高出橡皮塞2cm(如甲圖)，100℃時水面高出橡皮塞12cm(如乙圖)。求當水面高度高出橡皮塞8cm時，水溫為多少？℃　(A)68℃(B)70℃(C) 75℃(D) 84℃。
clip_image002

5. 開水的溫度為攝氏50℃，則此開水的溫度相當於華氏多少？℉　(A) 86℉(B) 100℉(C) 106℉(D)122℉。

6. 有一種凱氏溫標°K，其零度相當於攝氏-273℃，而攝氏0℃相當於凱氏273°K，求水在1大氣壓下沸點為多少? °K(A)300°K (B) 373°K (C)500°K (D) 546°K。

1. C

2. D

3. B

4. A

5. D

6. B

MDL ISIS Draw 畫化學分子結構式的軟體

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1.MDL是一家專門設計化學相關電腦軟體公司現在被Symyx Technologies給合併了，ISIS Draw原是MDL設計畫化學分子結構式的軟體，曾經一度是收費的軟體，現在Symyx Technologies又開放非商業使用免費的授權，雖然免費版本有部分功能被限制，但是已經足夠一般化學教學使用。如果有興趣可至該公司網站註冊下載；該公司網址http://www.mdl.com/ ，我使用的是MDL ISIS Draw 2.5 SP4版本，目前Symyx Technologies有新的版本Symyx Draw 3.1開放給教育單位免費使用。
2.如何使用？我以最近常提到的三聚氰胺的結構式繪製為例，請點選操作步驟連結，觀看操作範例影片。操作步驟
 
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3.這個軟體產生的圖檔資料可以直接與office軟體結合，繪製好之後直接複製，打開word直接可以貼上使用，而且也可以在word中呼叫ISIS Draw 進行編輯非常方便(請點選操作步驟連結，觀看操作範例影片。操作步驟)，而且該軟體提供大量的分子結構樣版可以套用。