Q値と発熱・吸熱反応について解説します。
Q値、発熱・吸熱反応はセットで理解しましょう。
計算問題は毎年必ず出題されますので、特に吸熱反応のしきい値算出式は覚えてしまいましょう。
まず、Q値とは核反応、放射性壊変の過程で発生、又は吸収されるエネルギーのことです。
核反応を式に表すと以下の様になります。
A+a=B+b+Q
A:標的核 a:入射粒子 B:生成核 b:放射粒子 Q:Q値
ここで、Q値を式に表すと以下の様になります。
mA：標的核の質量
ma：入射粒子の質量
mB：生成核の質量
mb：放射粒子の質量
Q値がQ>0である場合：発熱反応
Q値がQ<0である場合：吸熱反応
と呼びます。
Q<0である吸熱反応の場合、反応が起こる条件は
・標的核にーQ以上のエネルギーが与えらること
です。
標的核にーQのエネルギーが与えられるためには、入射粒子のエネルギーはーQよりも大きい必要があります。入射粒子が標的核に当たるとき標的核が動いてしまうためです。入射粒子のエネルギーを全て標的核が受け取るわけではありません。
そのQ値よりも大きいエネルギーがしきい値です。
しきい値を表す式は以下の通りです。
上記の式は必ず覚えておきましょう。
又、発熱反応にはしいき値がありません。
Q値は核反応、又は放射性壊変の過程で発生した生成核・放出粒子の運動エネルギーとなります。このとき、Q値は、生成核・放出粒子の質量に反比例して配分されます。
次の過去問解説を参考にしてください。
過去問解説
<平成21年物理科目より>
6Li（n、α）3H の反応において、この反応のQ値を4.8MeVとすると、生成核3Hに与えられるエネルギー[MeV]として最も近いものを次から選べ。
(1)1.6 (2)2.1 (3)2.7 (4)3.2 (5)3.8
[解説]
Q値は正の値であるため、発熱反応です。
Q値は生成核・放出粒子の質量に反比例して配分されるため、生成核3Hに与えられるエネルギーは以下の様に求められます。
4/(4+3)×4.8[MeV]=2.7[MeV]
よって、答えは(3)2.7です。
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