हमें निम्नलिखित परमाणु द्रव्यमान दिए गए हैं:
$^{238}_{92}U = 238.05079 \; u$
$^{4}_{2}He = 4.00260 \; u$
$^{234}_{90}Th = 234.04363 \; u$
$^{1}_{1}H = 1.00783 \; u$
$^{237}_{91}Pa = 237.05121 \; u$
यहाँ,प्रतीक $Pa$ प्रोटेक्टिनियम $(Z=91)$ तत्व के लिए है।
$(a)$ $^{238}_{92}U$ के अल्फा क्षय के दौरान मुक्त ऊर्जा की गणना करें।
$(b)$ दिखाएँ कि $^{238}_{92}U$ स्वतःस्फूर्त रूप से प्रोटॉन उत्सर्जित नहीं कर सकता है।

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(N/A) $^{238}_{92}U$ का अल्फा क्षय समीकरण: $^{238}_{92}U \rightarrow ^{234}_{90}Th + ^{4}_{2}He$ द्वारा दिया जाता है। इस प्रक्रिया में मुक्त ऊर्जा ($Q$-मान) $Q = (M_{U} - M_{Th} - M_{He})c^{2}$ द्वारा दी जाती है।
दिए गए परमाणु द्रव्यमानों को प्रतिस्थापित करने पर:
$Q = (238.05079 - 234.04363 - 4.00260) \; u \times c^{2}$
$Q = 0.00456 \; u \times c^{2}$
रूपांतरण कारक $1 \; u = 931.5 \; MeV/c^{2}$ का उपयोग करने पर:
$Q = 0.00456 \times 931.5 \; MeV = 4.25 \; MeV$.
$(b)$ यदि $^{238}_{92}U$ स्वतःस्फूर्त रूप से प्रोटॉन उत्सर्जित करता है,तो क्षय प्रक्रिया होगी: $^{238}_{92}U \rightarrow ^{237}_{91}Pa + ^{1}_{1}H$.
इस प्रक्रिया के लिए $Q$-मान है:
$Q = (M_{U} - M_{Pa} - M_{H})c^{2}$
$Q = (238.05079 - 237.05121 - 1.00783) \; u \times c^{2}$
$Q = -0.00825 \; u \times c^{2}$
$Q = -0.00825 \times 931.5 \; MeV = -7.68 \; MeV$.
चूँकि $Q$-मान ऋणात्मक है,यह प्रक्रिया ऊष्माशोषी है और स्वतःस्फूर्त रूप से नहीं हो सकती। प्रोटॉन उत्सर्जन के लिए $^{238}_{92}U$ नाभिक को $7.68 \; MeV$ की बाहरी ऊर्जा प्रदान करनी होगी।

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नीचे दो कथन दिए गए हैं:
कथन $I$: सभी तत्वों के लिए, नाभिक का द्रव्यमान जितना अधिक होता है, प्रति न्यूक्लियॉन बंधन ऊर्जा उतनी ही अधिक होती है।
कथन $II$: सभी तत्वों के लिए, कम प्रति न्यूक्लियॉन बंधन ऊर्जा वाले नाभिक अधिक प्रति न्यूक्लियॉन बंधन ऊर्जा वाले नाभिक में परिवर्तित हो जाते हैं।
उपर्युक्त कथनों के आलोक में, नीचे दिए गए विकल्पों में से सही उत्तर चुनें:

यदि $_3^7Li$ और $_2^4He$ नाभिकों में प्रति न्यूक्लियॉन बंधन ऊर्जा क्रमशः $5.60 \, MeV$ और $7.06 \, MeV$ है,तो अभिक्रिया $p + {}_3^7Li \to 2 {}_2^4He$ में प्रोटॉन की ऊर्जा ........... $MeV$ होनी चाहिए।

प्रति न्यूक्लियॉन बंधन ऊर्जा बनाम परमाणु द्रव्यमान संख्या $(A)$ के ग्राफ की दो मुख्य विशेषताओं से निष्कर्ष निकालें।

जैसे-जैसे द्रव्यमान संख्या बढ़ती है, प्रति न्यूक्लियॉन बंधन ऊर्जा .....

कथन : हाइड्रोजन नाभिक की बंधन ऊर्जा (या द्रव्यमान क्षति) शून्य होती है।
कारण : हाइड्रोजन नाभिक में केवल एक न्यूक्लियॉन होता है।

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