在核聚变过程中,观察到当两个氢原子融合形成一个氦原子时,会存在质量损失 M。 下表中给出了一个氢原子和一个氦原子的原子质量。质量以原子质量单位 (u) 给出。

  1. (a)

    求 M(以 u 为单位),答案用科学记数法表示。

    答:... u

  2. (b)

    将 M 表示为一个氦原子原子质量的百分比。

    答:... %

  3. (c)

    已知 1 u = 1.6607 = 1.66 x 10^-27 kg,求 M 的千克数。

    答:... kg

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完整解法

5(a)

1. Find the mass of two hydrogen atoms and subtract the mass of one helium atom.

Mass of two hydrogen atoms:
2×2.0141=4.0282 u2 \times 2.0141 = 4.0282\text{ u}
Mass lost:
M=4.0282−4.0026=0.0256 uM = 4.0282 - 4.0026 = 0.0256\text{ u}

2. Write the mass loss in standard form.

0.0256=2.56×10−20.0256 = 2.56 \times 10^{-2}

答案

2.56×10−2 u2.56 \times 10^{-2}\text{ u}

5(b)

1. Form the percentage using mass loss as a fraction of the helium atomic mass.

From part (a), M=2.56×10−2=0.0256M=2.56\times 10^{-2}=0.0256 u.

Percentage=Matomic mass of one helium atom×100%\text{Percentage}=\frac{M}{\text{atomic mass of one helium atom}}\times 100\%

=0.02564.0026×100%=\frac{0.0256}{4.0026}\times 100\%

2. Calculate and round the percentage appropriately.

0.02564.0026×100=0.639584…\frac{0.0256}{4.0026}\times 100=0.639584\ldots

≈0.640\approx 0.640

答案

0.640%0.640\%

5(c)

1. Convert the mass loss from atomic mass units to kilograms.

From part (a),
M=2.56×10−2 u.M=2.56\times 10^{-2}\text{ u}.
Given 1 u=1.66×10−27 kg1\text{ u}=1.66\times 10^{-27}\text{ kg},
M=(2.56×10−2)(1.66×10−27)M=(2.56\times 10^{-2})(1.66\times 10^{-27})
=4.2496×10−29 kg=4.2496\times 10^{-29}\text{ kg}
≈4.25×10−29 kg.\approx 4.25\times 10^{-29}\text{ kg}.

答案

4.25×10−29 kg4.25\times 10^{-29}\text{ kg}

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