I vatten finns 6500 gånger så många väteatomer som deuteriumatomer. Hur mycket energi kan utvinnas?
Uppgift: I vatten finns det 6500 gånger så mycket väteatomer som deuteriumatomer. Anta att man tar tillvara alla deuteriumatomer i 1m^3 vatten för att producera energi enligt reaktionsformeln:
2H + 2H --> 3He + neutron
Hur mycket energi kan då utvinnas?
Jag började med att beräkna massdefekt och energin det ger men längre än det kommer jag inte
Alla lösningar jag hittar på nätet utgår från mol och Avogadros konstant, problemet att detta ger inte rätt svar (enligt fysik bokens facit) och denna del av kursen har inte gått igenom mol och andra kemi relaterade termer än så det ska gå att lösa utan molmassa, mol osv.
Hej!
Det du behöver kunna för att lösa uppgiften (om ni inte har lärt er kemi-begreppet mol) är hur man omvandlar viktenheten 1u till viktenheten 1g. Och det gör man med avogadros konstant, förmodligen ingen omvandlingsfaktor som ni förväntas kunna utantill i fysik1, men finns i er fysikformelsamling någonstans i närheten av de tabeller där du läser isotopvikterna för massdefektberäkningen som du redan har utfört.
Ditt resonemang borde kunna se ut såhär någonting:
-En vattenmolekyl väger x u, dvs y gram. Det innebär att 1000kg vatten innehåller z vattenmolekyler. I genomsnitt har 1/6500-del av dessa vattenmolekyler två deuterium-atomer som kan användas i en energiutvinningsreaktion etc
Kommer du vidare?
fel kommentar
JohanF skrev:Hej!
Det du behöver kunna för att lösa uppgiften (om ni inte har lärt er kemi-begreppet mol) är hur man omvandlar viktenheten 1u till viktenheten 1g. Och det gör man med avogadros konstant, förmodligen ingen omvandlingsfaktor som ni förväntas kunna utantill i fysik1, men finns i er fysikformelsamling någonstans i närheten av de tabeller där du läser isotopvikterna för massdefektberäkningen som du redan har utfört.
Ditt resonemang borde kunna se ut såhär någonting:
-En vattenmolekyl väger x u, dvs y gram. Det innebär att 1000kg vatten innehåller z vattenmolekyler. I genomsnitt har 1/6500-del av dessa vattenmolekyler två deuterium-atomer som kan användas i en energiutvinningsreaktion etc
Kommer du vidare?
Jag kommer vidare men vet inte om de rätt metod, jag kommer fram till 3.99 PJ (Facit säger 3 TJ).
Jag beräknar massan av EN vatten molekyl med 2xH + O sedan omvandlar jag det till kg, därefter beräknar jag hur många det finns i 1000kg vatten och tar det resultatet (nu har jag antalet vatten molekyler i 1000kg vatten) dividerar med 6500 och multiplicerar med 2 för att det finns 2 deuterium per molekyl. Nu har jag antalet och kan få fram vikten av alla dem atomerna från väte tabellen och omvandlar till kg efter använde jag E=mc^2. Men jag kan inte ens kolla om vad jag gör är matematisk korrekt för att det känns väldigt fel fortfarande och dessutom så blev det fel svar med några miljoner.
Jag gick fram och tillbaka 10 gånger i beräkningar så jag ber om ursäkt om de svårt att följa med för att jag helt enkelt vet själv inte riktigt om jag ens tänker rätt i uppgiften.
Ingen fara, vi får försöka lösa uppgiften tillsammans. Jag tror du tänker ganska riktigt förutom eventuellt en tvåa, eftersom varje reaktion också kräver två deuterium, men det är nåt annat fel förutom det.
Hur många vattenmolekyler får du att det ska vara i 1000kg vatten? Kan du visa din beräkning på det?
JohanF skrev:Ingen fara, vi får försöka lösa uppgiften tillsammans. Jag tror du tänker ganska riktigt förutom eventuellt en tvåa, eftersom varje reaktion också kräver två deuterium, men det är nåt annat fel förutom det.
Hur många vattenmolekyler får du att det ska vara i 1000kg vatten? Kan du visa din beräkning på det?
3,343*10^28 vatten molekyler per 1000kg vatten.
mH2O molekyl=18,01056u eller 2,990755*10^-26kg
nu så tänker jag att kg/(kg/molekyl) borde ge antalet molekyler per kg så jag tar:
1000/2,990755*10^-26 och får fram 3,343670*10^28 antal vatten molekyler. Det bör vara rätt? massan av h2o beräkna jag ur 2*H + en stabil O.
Jo, jag tror det är rätt (molekylmassan i u kan man räkna fram på lite olika sätt, men ungefär 18u borde vara tillräckligt bra).
Så med andra ord borde man kunna utföra 3.343*10^28 / 6500 reaktioner, eller hur?
Hur mycket energi har du kommit fram till att en reaktion ger?
JohanF skrev:Jo, jag tror det är rätt (molekylmassan i u kan man räkna fram på lite olika sätt, men ungefär 18u borde vara tillräckligt bra).
Så med andra ord borde man kunna utföra 3.343*10^28 / 6500 reaktioner, eller hur?
Hur mycket energi har du kommit fram till att en reaktion ger?
Nu tog jag en annorlunda väg här, jag beräknade 3.343670*10^28 / 6500 =5,144*10^24 det multiplicerat med 2 ger mig antalet deuterium atomer 1,028*10^25 styck. Sedan tar jag den massan av deuterium atomer ur formelsamlingen och multiplicerar det med antalet deuterium atomer (5,144*10^24) och får fram massan i u och omvandlar till kg, då har jag m i kg. Då använder jag mig av E=mc^2 men nu har jag märkt att jag har gått fel för att E=mc^2 ur massan av deuterium är inte riktigt det dem är ute efter i uppgiften. Eller har jag tänkt fel igen?
Nä, man frågar inte efter deuteriummassan.
För mig är det enklast att tänka att jag måste räkna ut massdefekten i en reaktion, och uttrycka den i Joule. Sedan bara multiplicera med antalet deuterium-par, som bestämmer hur många reaktioner som kan utvinnas ur 1000kg vatten
Hänger du med?
Vad blir massdefekten?
1,01 u får jag fram det till, sedan * med 931,5 för att få fram energin i MeV och sedan omvandlar jag det till joule och då får jag fram 1,5105*10^-10 J
Utan att ha räknat efter så låter 1u i massdefekt alldeles för mycket. Kan du visa detaljerna?
jag räknade inte med neutronen, nu gjorde jag om det och fick massdefekten till 0,007384
tog (0,007384*931,5)*1,6022*10^-13 och får nu 1,102*10^-12 J
Nu blir det rätt storleksordning på svaret, men jag tror inte din uträknade massdefekt inte riktigt stämmer. Du måste ha med alla decimaler i massorna, annars blir det lätt fel. Jag har själv ingen tabell, så jag kan inte dubbelkolla.
Vad har du för massa på 2H, 3He respektive neutronen?
n=1,008665u
2H=2,014102u
3He=3,016049u
Formler och tabeller från Natur och kultur (den rekommenderade tabellen för min kurs)
såg att nånting blev fel, massdefekten bör vara 0,00349u
Nu kan du räkna ut energi per reaktion (i Joule) på samma sätt som du räknade ut förut. Och det är 5,144*10^24 reaktioner, som vi räknade ut förut.
Kommer du vidare?
tyvärr inte, jag har tappat bort mig i räkningen. När du menar förut menar du massdefekt*931.5 och sedan omvandlar det till joule och tillslut multiplicera med antal reaktioner?
CroZor skrev:Uppgift: I vatten finns det 6500 gånger så mycket väteatomer som deuteriumatomer.
Jag ber om ursäkt, jag kan helt enkelt inte låta bli att lägga in denna:
Yngve skrev:CroZor skrev:Uppgift: I vatten finns det 6500 gånger så mycket väteatomer som deuteriumatomer.
Jag ber om ursäkt, jag kan helt enkelt inte låta bli att lägga in denna:
xD
Från ditt inlägg #12 får jag att varje reaktion ger
0,00349*931,5*1,6022*10^-13=5.209*10^-13 J per reaktion
5.209*10^-13 J per reaktion * 5,144*10^24 reaktioner = 2.68*10^12 J
Svar: ungefär 3 TJ
Hänger du med?
JAAA, tack!!! hur har jag missat det?!
förlåt för långt tid till svar men jag gjorde om hela uppgiften utan till en gång för att lära in mig metoderna och fick samma svar
Tack för tålamodet och hjälpen!!!
Det var så lite. Och välkommen till Pluggakuten!
