【演習】質量とエネルギーの等価性

物理【原子】第14講『質量とエネルギーの等価性』の講義内容に関連する演習問題です。
講義編を未読の方は問題を解く前にご一読ください。

問題

以下の各問において，電気素量を1.6✕10^-19C，真空中の光の速さを3.0✕10⁸m/sとする。

[Level.1]
8.0×10^-12Jは何eVか。 また，15MeVは何Jか。

[Level.2]
質量8.0gをエネルギーに換算すると何Jになるか。

[Level.3]
重水素${}_1^2\mathrm{H}$の原子核の質量は3.343✕10^-27kgであり，陽子，中性子の質量はそれぞれ1.672✕10^-27kg，1.675✕10^-27kgである。
${}_1^2\mathrm{H}$の質量欠損は何kgか。 また，結合エネルギーは何MeVか。

この下に答えを載せていますが，まずは自力で考えてみましょう。

答え

[Level.1]
5.0✕10⁷eV，2.4✕10^-12J

[Level.2]
7.2✕10¹⁴J

[Level.3]
質量欠損：4.0✕10^-30kg
結合エネルギー：2.3MeV