1) Чтобы расщепить ядро на протоны и нейтроны без придания им кинетической энергии, необходима энергия, равная энергии связи этого ядра.
Теперь выразим энергию связи через дефект массы.
Атомная масса азота ~ 14 а. е. м. Для удобства расчетов переведем это значение энергии в мегаэлектронвольты. Так как 1 а. е. м равен примерно 931,5 МэВ, то масса ядра азота равна 13041 МэВ.
В состав ядра атома азота входит 7 протонов и 7 нейтронов. Их суммарная масса равна (7*939,6 + 7*938,3) = 13145,3 МэВ, где 939,6 МэВ и 938,3 МэВ - массы нейтрона и протона соответственно, выраженные в МэВ'ах.
Таким образом, дефект массы, который численно равен энергии связи, равен 13145,3 - 13041,0 = 104,3 МэВ или 1,66*10^(-11) Дж.
2) Это известная реакция термоядерного синтеза "дейтерий-тритий", при которой выделяется 17,6 МэВ энергии.
Так как необходимо получить 1 г гелия, то необходимо произвести (Na*1/m) таких реакций, где Na - число Авогадро, m - молярная масса гелия-4, 1 - соотвественно, масса гелия в граммах. Таким образом, общее число реакций будет равно ~1,5*10^23.
Теперь узнаем суммарное выделение энергии при получении 1 грамма гелия-4, сразу переводя из электронвольтов в джоули:
E = 17,6*10^6*1,6*10(^-19)*1,5*10^23) = 42,24*10^10 = 422,4 ГДж.
1/ 104,3 МэВ или 1,66*10^(-11) Дж
2/ E = 17,6*10^6*1,6*10(^-19)*1,5*10^23) = 42,24*10^10 = 422,4 ГДж.