電力原子力・新エネルギー原子力発電★★☆☆☆
質量欠損とアインシュタインの質量エネルギー等価則
概要
核分裂の前後で質量の一部が失われる「質量欠損」を扱う。失われた質量はアインシュタインの質量エネルギー等価則 E = mc2 に従ってエネルギーに変換される。原子力発電の膨大なエネルギー量を実感するため，発生エネルギーを石炭等の化石燃料に換算する計算が頻出。
📖用語
質量欠損：核分裂・核融合の前後で失われる質量。この質量に相当するエネルギーが放出される。
光速 c：真空中の光の速度。c ≒ 3×108 m/s。質量エネルギー等価則の比例定数として使う。
質量エネルギー等価則：質量とエネルギーが E = mc2 の関係で等価であることを示すアインシュタインの関係式。
📐基本公式：質量エネルギー等価則
E = m × c2 [J]
E：発生エネルギー [J]
m：質量欠損 [kg]
c：光速 ≒ 3×108 m/s
計算の考え方
1. 核燃料の質量と質量欠損率（％）から，質量欠損 m [kg] を求める（単位を g→kg に変換することに注意）。
2. E = mc2 により発生エネルギー E [J] を求める。
3. 他の燃料の発熱量（例：石炭 [kJ/kg]）で割ることで，同等のエネルギーを得るために必要な燃料の質量に換算できる。
使い方・ポイント
•質量の単位（g・kg・トン等）とエネルギーの単位（J・kJ等）の換算を間違えないよう注意する。
•光速 c は 3×108 m/s として計算するのが一般的（有効数字に応じて調整）。
•質量欠損はごくわずかな質量（数百万分の1程度）でも，c2 が非常に大きいため莫大なエネルギーになる（原子力エネルギーが化石燃料に比べて桁違いに大きい理由）。
関連問題数:1問
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