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नाभिक – कक्षा 12 भौतिकी नोट्स, महत्वपूर्ण प्रश्न और MCQ

NCERT कक्षा 12 भौतिकी, अध्याय 13। नोट्स, मुख्य शब्द, उत्तर सहित महत्वपूर्ण प्रश्न और MCQ।

अध्याय का सार

नाभिक में प्रबल नाभिकीय बल से बँधे प्रोटॉन और न्यूट्रॉन होते हैं। द्रव्यमान क्षति बंधन ऊर्जा देती है, और विखंडन व संलयन विशाल ऊर्जा छोड़ते हैं।

नाभिकीय संरचना

त्रिज्या R = R₀A^(1/3) (R₀ ≈ 1.2 fm); नाभिकीय घनत्व लगभग नियत।
द्रव्यमान क्षति Δm = [Zm_p + (A − Z)m_n] − M; बंधन ऊर्जा E_b = Δm c² (1 u = 931.5 MeV)।
प्रति न्यूक्लियॉन बंधन ऊर्जा लोहे के पास अधिकतम (≈ 8.75 MeV)।

नाभिकीय ऊर्जा

विखंडन: भारी नाभिक टूटता (U-235 + n), रिएक्टरों में नियंत्रित शृंखला अभिक्रिया।
संलयन: हल्के नाभिक जुड़ते (हाइड्रोजन → हीलियम) — सूर्य की ऊर्जा का स्रोत।
नाभिकीय बल: सबसे प्रबल, लघु परास, आवेश-स्वतंत्र।

मुख्य शब्द

द्रव्यमान क्षति: अलग न्यूक्लियॉनों और नाभिक के द्रव्यमान का अंतर
बंधन ऊर्जा: नाभिक को न्यूक्लियॉनों में अलग करने हेतु ऊर्जा
अर्धायु: वह समय जिसमें नमूने के आधे रेडियोधर्मी नाभिक क्षयित हो जाएँ, T½ = 0.693/λ

सूत्र

E = Δm c²
1 u = 931.5 MeV
R = R₀A^(1/3)

उत्तर सहित महत्वपूर्ण प्रश्न

द्रव्यमान क्षति क्या है? यह बंधन ऊर्जा से कैसे संबंधित है?2 अंक

द्रव्यमान क्षति Δm = [Zmₚ + (A − Z)mₙ] − M_नाभिक। लुप्त द्रव्यमान बंधन ऊर्जा के रूप में प्रकट होता है: E_b = Δm c² (1 u ≈ 931.5 MeV)।

प्रति न्यूक्लिऑन बंधन ऊर्जा वक्र का वर्णन कीजिए और समझाइए कि यह विखंडन और संलयन को कैसे स्पष्ट करता है।3 अंक

BE/A हल्के नाभिकों हेतु तेज़ी से बढ़ता है, A ≈ 56 (लोहा) के पास लगभग 8.8 MeV पर शिखर, और यूरेनियम जैसे भारी नाभिकों हेतु धीरे-धीरे लगभग 7.6 MeV तक घटता है। भारी नाभिक को तोड़ने (विखंडन) या हल्के नाभिकों को जोड़ने (संलयन) से प्रति न्यूक्लिऑन अधिक BE वाले नाभिक बनते हैं, अतः दोनों में ऊर्जा मुक्त होती है।

नाभिकीय विखंडन और संलयन की तुलना कीजिए। 1 g द्रव्य के पूर्णतः ऊर्जा में बदलने पर मुक्त ऊर्जा ज्ञात कीजिए, और समझाइए कि संलयन हेतु बहुत उच्च ताप क्यों चाहिए।5 अंक

विखंडन: भारी नाभिक (²³⁵U) न्यूट्रॉन अवशोषित कर दो मध्यम नाभिकों और 2–3 न्यूट्रॉनों में टूटता है, लगभग 200 MeV मुक्त; शृंखला अभिक्रिया बन सकती है, रिएक्टरों में उपयोग। संलयन: हल्के नाभिक (हाइड्रोजन समस्थानिक) मिलकर भारी बनाते हैं, ऊर्जा मुक्त; सूर्य को ऊर्जा देता है और प्रति इकाई द्रव्यमान अधिक ऊर्जा। E = mc² = 10⁻³ × (3 × 10⁸)² = 9 × 10¹³ J। संलयन हेतु लगभग 10⁷ K चाहिए ताकि नाभिकों को स्थिरवैद्युत प्रतिकर्षण पार कर नाभिकीय बल की सीमा में आने योग्य गतिज ऊर्जा मिले।

त्वरित पुनरावृत्ति

नाभिकीय बल लघु परास।
सूर्य संलयन से।
रिएक्टर विखंडन से।

परीक्षा सुझाव

भारी नाभिकों का विखंडन और हल्कों का संलयन दोनों प्रति न्यूक्लियॉन अधिक बंधन ऊर्जा की ओर।
नाभिकीय त्रिज्या R = R₀A^(1/3), अतः सभी नाभिकों का घनत्व लगभग समान (लगभग 2.3 × 10¹⁷ kg/m³)।

अभ्यास MCQ

सूर्य की ऊर्जा आती है
1. विखंडन से
2. केवल रेडियोधर्मी क्षय से
3. दहन से
4. संलयन से
उत्तर देखें
उत्तर: (d) संलयन से. संलयन।
1 u द्रव्यमान तुल्य है
1. 931.5 MeV
2. 9.31 MeV
3. 1 MeV
4. 13.6 eV
उत्तर देखें
उत्तर: (a) 931.5 MeV. मानक मान।
A = 64 वाले नाभिक की त्रिज्या A = 1 की तुलना में
1. 64 गुनी
2. 2 गुनी
3. 8 गुनी
4. 4 गुनी
उत्तर देखें
उत्तर: (d) 4 गुनी. (64)^(1/3) = 4।
नाभिकीय बल हैं
1. दीर्घ परास
2. गुरुत्वीय
3. स्थिरवैद्युत
4. लघु परास और बहुत प्रबल
उत्तर देखें
उत्तर: (d) लघु परास और बहुत प्रबल. ~fm के भीतर।
3 अर्धायु के बाद रेडियोधर्मी नमूने का शेष अंश है
1. 1/3
2. 1/8
3. 1/6
4. 1/9
उत्तर देखें
उत्तर: (b) 1/8. (1/2)³।
प्रति न्यूक्लियॉन बंधन ऊर्जा अधिकतम होती है
1. लोहे के पास
2. हीलियम के पास
3. हाइड्रोजन के पास
4. यूरेनियम के पास
उत्तर देखें
उत्तर: (a) लोहे के पास. सबसे स्थायी नाभिक।
नाभिकीय रिएक्टर में मंदक प्रयोग होते हैं
1. न्यूट्रॉन धीमे करने को
2. न्यूट्रॉन सोखने को
3. न्यूट्रॉन तेज़ करने को
4. केवल क्रोड ठंडा करने को
उत्तर देखें
उत्तर: (a) न्यूट्रॉन धीमे करने को. धीमे न्यूट्रॉन U-235 का विखंडन करते हैं।
²⁷Al और ⁶⁴Cu की नाभिकीय त्रिज्याओं का अनुपात लगभग है
1. 3 : 4
2. 27 : 64
3. 9 : 16
4. 1 : 2
उत्तर देखें
उत्तर: (a) 3 : 4. (27/64)^(1/3)।

सभी अध्याय: कक्षा 12 भौतिकी

यह सामग्री Kundali IQ ने पुनरावृत्ति में मदद हेतु मानक, स्थापित तथ्यों से लिखी है। यह NCERT का आधिकारिक प्रकाशन नहीं है; अपनी पाठ्यपुस्तक भी अवश्य पढ़ें।