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Re: [問題] 為何不說質子數在核分裂反應中守恆?
看板 | Physics |
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作者 | rheumatism (風濕爺) |
時間 | 2025-01-26 02:39:54 |
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: 【出處】(習題或問題的出處)翰林出版108課綱必修物理第5章
: 【題目】(題目的文字敘述,如有圖片亦可提供圖片)
: 核分裂反應遵守下列哪些?(應選三項)
: (A) 質量守恆
: (B) 電荷守恆
: (C) 質量數守恆
: (D) 質子數守恆
: (E) 質能守恆
: ans. (B)(C)(E)
: 【瓶頸】(解題瓶頸或思考脈絡,請盡量詳述以利回答者知道要從何處講解指導)
: (錯誤示範:第X題我不會,求詳解)
: (錯誤示範:acceleration of gravity是什麼意思我看不懂)
: (正確示範:我算出來的答案好像不太對,這是我的計算過程,哪裡出問題?)
: 我很疑惑為何不能選(D)。課本或參考書常有種題型是要你平衡核分裂反應式,比如說題
: 目會把元素符號的原子序、質量數或中子係數用未知數X、Y取代,然後要你求X+Y,解題
: 方法通常是用電荷守恆跟質量數守恆,但那個電荷不就是在講質子嗎?我實在看不出來
: 本題不選(D)的理由。
: 我接著問一個延伸的問題,如果本題有個選項(F)說中子數守恆,那我們能不能選(F)
: ?承上,我很想說能,因為既然質量數是質子數加中子數,我有何理由說中子數不守恆?
: 事實上,翻閱幾本高中物理、大一普物,我還真沒看過核分裂反應式是不遵守中子數守恆
: 的。以上兩個問題再請前輩們指教,謝謝。
我看到這題的答案,也很困惑為何不選質子數守恆,
彷彿是我的大腦有記憶裂痕,於是開始考古,查閱教科書
Ref-1 Shultis & Faw, Fundamentals of nuclear science & engineering
https://imgur.com/a/m2jRGQx
紅框處,A = 質子數+中子數
N = 中子數
Z = 質子數
下標L與H分別代表核分裂後,比較重/輕的原子核
這與我的記憶相同,核分裂反應,反應前後的質子總數與中子總數相同
Ref-2 Lamarsh & Baratta, Introduction to nuclear engineering
https://imgur.com/a/F3n0WmR
核反應的守恆有4項,這個版本跟翰林的答案相同
為何 Ref-1 & Ref-2 有不同的解釋呢?
眼尖的話可以看到差異在於 Ref-1是講 nuclear fission,Ref-2是 nuclear reaction
nuclear fisson是其中一種nuclear reaction
因此,就廣義上的"核反應",是 nucleon conservation,也就是原子核內的粒子數守恆
(nucleon = 質子或中子,也就是原子核內的粒子)
但是,單就"核分裂",從反應方程可以知道,反應前後的質子數總和不變
另外,conservation of nucleon,可參考以下影片
https://www.youtube.com/watch?v=XcNn0P-GMYw
用conservation of nucleon,除了適用於核分裂外,也適用於衰變反應
因此,翰林的題目,嚴格的說,應當改為"核反應",與答案保持自洽性
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