Bài 22. Phản ứng hạt nhân và năng lượng liên kết trang 73, 74, 75 SBT Vật lí 12 Kết nối tri thức

22.1

Đánh dấu (x) vào các cột (đúng) hoặc (sai) tương ứng với các nội dung trong bảng dưới đây

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về phản ứng hạt nhân

Lời giải chi tiết:

Giải thích:

- Trong một phản ứng hạt nhân, không nhất thiết phải cần từ hai hạt tham gia phản ứng trở lên, ví dụ như phản ứng phân hạch chỉ cần 1 hạt nhân mẹ ban đầu.

- Trong phản ứng hạt nhân, không có định luật bảo toàn khối lượng.

- Phản ứng tổng hợp hạt nhân là phản ứng trong đó hai hay nhiều hạt nhân nhẹ tổng hợp lại thành một hạt nhân nặng.

- Hạt nhân càng bền vững khi năng lượng liên kết riêng E_lkr càng lớn.

22.2

Một hạt nhân có độ hụt khối càng lớn thì hạt nhân đó

A. có năng lượng liên kết càng lớn.                   

B. có năng lượng liên kết không đổi.

C. có năng lượng liên kết càng nhỏ.                  

D. càng bền vững.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về độ hụt khối

Lời giải chi tiết:

Năng lượng liên kết E_lk = Δm.c². Một hạt nhân có độ hụt khối càng lớn thì hạt nhân đó sẽ có năng lượng liên kết càng lớn.

Đáp án: A

22.3

Năng lượng liên kết của hạt nhân bằng

A. năng lượng trung bình liên kết mỗi nucleon trong hạt nhân.

B. năng lượng cần thiết để tách một nucleon khỏi hạt nhân.

C. năng lượng cần thiết để tách rời tất cả các nucleon trong hạt nhân.

D. tích của khối lượng hạt nhân với bình phương của tốc độ ánh sáng trong chân không.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về năng lượng liên kết hạt nhân

Lời giải chi tiết:

Năng lượng liên kết của hạt nhân bằng năng lượng cần thiết để tách rời tất cả các nucleon trong hạt nhân.

Đáp án: C

22.4

Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân có giá trị

A. lớn nhất đối với các hạt nhân nhẹ.

B. lớn nhất đối với các hạt nhân nặng.

C. lớn nhất đối với các hạt nhân trung bình.

D. như nhau với mọi hạt nhân.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về năng lượng liên kết riêng của hạt nhân

Lời giải chi tiết:

Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân có giá trị lớn nhất đối với các hạt nhân trung bình.

Đáp án: C

22.5

Độ hụt khối của hạt nhân \(_{\rm{Z}}^{\rm{A}}{\rm{X}}\) là

A. ∆m = (Zm_p + Nm_n) - m.                                

B. Δm = m - Nm_p – Zm_n.

C. ∆m = Zm_n - Zm_p.                                          

D. ∆m = Zm_p + Nm_n

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về độ hụt khối của hạt nhân 

Lời giải chi tiết:

Độ hụt khối của hạt nhân \(_{\rm{Z}}^{\rm{A}}{\rm{X}}\) là: ∆m = (Zm_p + Nm_n) - m.                                

Đáp án: A

22.6

Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân

A. càng lớn thì hạt nhân càng bền vững.

B. có thể bằng 0 đối với các hạt nhân đặc biệt.

C. càng nhỏ thì hạt nhân càng bền vững.

D. có thể dương hoặc âm.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về năng lượng liên kết riêng của hạt nhân

Lời giải chi tiết:

Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân càng lớn thì hạt nhân càng bền vững.

Đáp án: A

22.7

Đại lượng nào sau đây đặc trưng cho mức độ bền vững của hạt nhân?

A. Số neutron.                                                   

B. Năng lượng liên kết riêng.

C. Số hạt proton.                                               

D. Năng lượng liên kết.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về năng lượng liên kết riêng của hạt nhân

Lời giải chi tiết:

Năng lượng liên kết riêng là đại lượng đặc trưng cho mức độ bền vững của hạt nhân

Đáp án: B

22.8

Hạt α có độ hụt khối 0,0308 amu. Năng lượng liên kết của hạt này bằng

A. 23,52 MeV.               

B. 25,72 MeV.               

C. 24,72 MeV.               

D. 28,70 MeV.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về năng lượng liên kết của hạt nhân

Lời giải chi tiết:

Áp dụng công thức W_lk = Dm.c²

W_lk = 0,0308.931,5 ≈ 28,70 MeV

Đáp án: D

22.9

Nếu năng lượng liên kết của hạt nhân helium \(_2^4{\rm{He}}\)là 28,8 MeV thì năng lượng liên kết riêng của nó là

A. 7,20 MeV/nucleon.    

B. 14,1 MeV/nucleon.    

C. 0,72 MeV/nucleon.    

D. 1,4 MeV/nucleon.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về năng lượng liên kết riêng của hạt nhân

Lời giải chi tiết:

Năng lượng liên kết riêng của \(_2^4{\rm{He}}:\frac{{{{\rm{W}}_{{\rm{lk}}}}}}{{\rm{A}}} = \frac{{28,8}}{4} = 7,20{\rm{MeV}}/nucleon\).

Đáp án: A

22.10

Độ bền vững của hạt nhân càng cao khi

A. số nucleon của hạt nhân càng nhỏ.

B. số nucleon của hạt nhân càng lớn.

C. năng lượng liên kết của nó càng lớn.

D. năng lượng liên kết riêng của nó càng lớn.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về năng lượng liên kết riêng của hạt nhân

Lời giải chi tiết:

Độ bền vững của hạt nhân càng cao khi năng lượng liên kết riêng của nó càng lớn.

Đáp án: D

22.11

Một hạt nhân có 8 proton và 9 neutron. Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân này bằng 7,75 MeV/nucleon. Biết m_p = 1,0073 amu, m_n = 1,0087 amu. Khối lượng của hạt nhân đó bằng bao nhiêu amu?

A. 16,545 amu.              

B. 17,138 amu.               

C. 16,995 amu.               

D. 17,243 amu.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về năng lượng liên kết riêng của hạt nhân

Lời giải chi tiết:

W_lk = A.W_lkr = (8 + 9).7,75 = 131,75 MeV; \(\Delta {\rm{m}} = \frac{{{{\rm{W}}_{{\rm{lk}}}}}}{{931,5}} = \frac{{131,75}}{{931,5}} = 0,141\,amu\)

m_x = (8m_p + 9m_n) - ∆m = 16,996 amu.

Đáp án: C

22.12

Cho khối lượng nguyên tử helium là m_He = 4,003 amu; khối lượng electron là m_e = 0,000549 amu. Khối lượng của hạt α là

A. 4,001902 amu.          

B. 4,000921 amu.           

C. 4,000975 amu.           

D. 4,002654 amu.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về hạt nhân

Lời giải chi tiết:

Khối lượng của hạt a là: m_a = m_He – 2m_e = 4,001902 amu.

Đáp án: A

22.13

Hạt nhân \(_1^2{\rm{H}}\)có khối lượng 2,0136 amu. Năng lượng liên kết của nó bằng

A. 1,15 MeV.                 

B. 4,6 MeV.                   

C. 3,45 MeV.                 

D. 2,23 MeV.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về năng lượng liên kết của hạt nhân

Lời giải chi tiết:

Độ hụt khối \(\Delta m = 1.1,0073 + \left( {2 - 1} \right).1,0087 - 2,0136 = 0,0024amu\)

Năng lượng liên kết \({W_{lk}} = \Delta m.{c^2} = 0,0024.931,5 = 2,2356MeV\)

Đáp án: D

22.14

Cho ba hạt nhân X, Y và Z có số nuleleon tương ứng là \({A_X},{A_Y}\) và \({A_Z}\)với \({{\rm{A}}_{\rm{X}}} = 2\;{{\rm{A}}_Y} = 0,5\;{{\rm{A}}_{\rm{Z}}}.\) Biết năng lượng liên kết riêng của từng hạt nhân tương ứng là \(\Delta {{\rm{E}}_{\rm{X}}},\Delta {{\rm{E}}_{\rm{Y}}}\) và \(\Delta {{\rm{E}}_{\rm{Z}}}\) với \(\Delta {{\rm{E}}_{\rm{Z}}} < \Delta {{\rm{E}}_{\rm{X}}} < \Delta {{\rm{E}}_{\rm{Y}}}.\) Các hạt nhân này được sắp xếp theo thứ tự tính bền vững giảm dần như:

A. Y, X, Z.                     

B. Y, Z, X.                     

C. X, Y, Z.                     

D. Z, X, Y.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về năng lượng liên kết riêng của hạt nhân

Lời giải chi tiết:

\({{\rm{A}}_{\rm{X}}} = 2\;{{\rm{A}}_Y} = 0,5\;{{\rm{A}}_{\rm{Z}}} \Rightarrow {A_Y} < {A_X} < {A_Z}.\)

Lại có \(\Delta {{\rm{E}}_{\rm{Z}}} < \Delta {{\rm{E}}_{\rm{X}}} < \Delta {{\rm{E}}_{\rm{Y}}}.\)nên W_lkr (Z) < W_lkr (X) < W_lkr (Y).

Đáp án: A

22.15

Cho khối lượng của proton, neutron; \(_{18}^{40}{\rm{Ar}};_3^6{\rm{Li}}\) lần lượt là 1,0073 amu; 1,0087 amu; 39,9525 amu; 6,0145 amu và 1 amu = 931,5 MeV/c². So với năng lượng liên kết riêng của hạt nhân \(_3^6{\rm{Li}}\)thì năng lượng liên kết riêng của hạt nhân \(_{18}^{40}{\rm{Ar}}\)

A. lớn hơn một lượng là 5,20 MeV.                   

B. lớn hơn một lượng là 3,42 MeV.

C. nhỏ hơn một lượng là 3,42 MeV.                  

D. nhỏ hơn một lượng là 5,20 MeV.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về năng lượng liên kết riêng của hạt nhân

Lời giải chi tiết:

Độ hụt khối của \(_{18}^{40}{\rm{Ar}}\)là: \(\Delta m = 18.1,0073 + \left( {40 - 18} \right).1,0087 - 39,9525 = 0,3703\,MeV\)

Năng lượng liên kết riêng của \(_{18}^{40}{\rm{Ar}}\)là:\({W_{lkr}} = \frac{{{W_{lk}}}}{A} = \frac{{\Delta m.{c^2}}}{A} = \frac{{0,3703.931,5}}{{40}} = 8,62\,MeV/nucleon\)

Độ hụt khối của \(_3^6{\rm{Li}}\)là: \(\Delta m = 3.1,0073 + \left( {6 - 3} \right).1,0087 - 6,0145 = 0,0335\,MeV\)

Năng lượng liên kết riêng của \(_3^6{\rm{Li}}\)là:\({W_{lkr}} = \frac{{{W_{lk}}}}{A} = \frac{{\Delta m.{c^2}}}{A} = \frac{{0,0335.931,5}}{6} = 5,2\,MeV/nucleon\)

Vậy năng lượng liên kết riêng của hạt nhân \(_3^6{\rm{Li}}\)lớn hơn năng lượng liên kết riêng của hạt nhân \(_{18}^{40}{\rm{Ar}}\)một lượng là 3,42 MeV.

Đáp án: B

22.16

Phần lớn năng lượng giải phóng trong phản ứng phân hạch là

A. năng lượng toả ra do phóng xạ của các mảnh.

B. động năng các neutron phát ra.

C. động năng của các mảnh.

D. năng lượng các photon của tia γ.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về phản ứng phân hạch

Lời giải chi tiết:

Phần lớn năng lượng giải phóng trong phản ứng phân hạch là động năng của các mảnh.

Đáp án: C

22.17

Tìm câu sai. Những điều kiện cần phải có để tạo ra phản ứng hạt nhân dây chuyền là

A. sau mỗi lần phân hạch, số n giải phóng phải lớn hơn hoặc bằng 1.

B. lượng nhiên liệu (uranium, ptutonium) phải đủ lớn để tạo nên phản ứng dây chuyền.

C. nhiệt độ phải được đưa lên cao.

D. phải có nguồn tạo ra neutron.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về phản ứng phân hạch

Lời giải chi tiết:

Nhiệt độ chỉ là một hệ quả của phản ứng phân hạch chứ không phải là điều kiện cần thiết để tạo ra phản ứng dây chuyền. Các yếu tố quan trọng hơn là số lượng nơtron sinh ra, khối lượng nhiên liệu và sự có mặt của nguồn nơtron ban đầu.

Đáp án: C

22.18

Phản ứng nhiệt hạch là

A. phản ứng hạt nhân tự phát.                            

B. phản ứng tổng hợp hạt nhân.

C. phản ứng phân hạch.                                     

D. phản ứng tổng hợp hai hạt nhân nặng.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về phản ứng nhiệt hạch

Lời giải chi tiết:

Phản ứng nhiệt hạch là phản ứng tổng hợp hạt nhân.

Đáp án: B

22.19

Nguồn gốc năng lượng của Mặt Trời là do

A. các phản ứng nhiệt hạch xảy ra trong lòng nó.

B. các phản ứng phân hạch xảy ra trong lòng nó.

C. các phản ứng hoá học xảy ra trong lòng nó.

D. các phản ứng hạt nhân tự phát dây chuyền trong lòng nó.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về phản ứng nhiệt hạch

Lời giải chi tiết:

Nguồn gốc năng lượng của Mặt Trời là do các phản ứng nhiệt hạch xảy ra trong lòng nó.

Đáp án: A

22.20

Phản ứng hạt nhân nào sau đây không phải là phản ứng nhiệt hạch?

A. \(_1^2{\rm{H}} + _1^2{\rm{H}} \to _2^4{\rm{He}}.\)

B. \(_1^2{\rm{H}} + _3^6{\rm{Li}} \to 2_2^4{\rm{He}}.\)

C. \(_2^4{\rm{He}} + _7^{14}\;{\rm{N}} \to _8^{17}{\rm{O}} + _1^1{\rm{H}}.\)

D. \(_1^1{\rm{H}} + _1^3{\rm{H}} \to _2^4{\rm{He}}.\)

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về phản ứng nhiệt hạch

Lời giải chi tiết:

Phản ứng nhiệt hạch là sự tổng hợp hai hạt nhân nhẹ thành hạt nhân nặng hơn.

Đáp án: C

22.21

Tìm phát biểu sai.

A. Phản ứng nhiệt hạch là sự tổng hợp hai hạt nhân nhẹ thành hai hạt nhân nặng hơn, còn phản ứng phân hạch là sự phá vỡ một hạt nhân nặng thành hai hạt nhân nhẹ hơn.

B. Năng lượng toả ra trong phản ứng nhiệt hạch lớn hơn năng lượng toả ra trong phản ứng phân hạch.

C. Phản ứng phân hạch và phản ứng nhiệt hạch đều là phản ứng hạt nhân toả năng lượng.

D. Hiện nay con người đã kiểm soát được phản ứng phân hạch và phản ứng nhiệt hạch.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về phản ứng nguyên tử

Lời giải chi tiết:

Hiện nay con người mới kiểm soát được phản ứng phân hạch trong lò phản ứng hạt nhân; còn với phản ứng nhiệt hạch thì mới chỉ thực hiện được phản ứng dưới dạng không kiểm soát được (bom H).

Đáp án: D

22.22

Quan sát Hình 22.1 cho biết: Các hạt nhân \(_8^{17}{\rm{O}}\)và \(_1^1{\rm{H}}\)được tạo ra từ các nucleon của hạt nhân nào?

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về phản ứng nguyên tử

Lời giải chi tiết:

Các nucleon thể hiện trong hình vẽ có vai trò như nhau. Các hạt nhân \(_8^{17}{\rm{O}}\)và hạt nhân \(_1^1{\rm{H}}\)được tạo ra từ các nucleon bất kì của hạt nhân \(_2^4{\rm{He}}\)và \(_7^{14}\;{\rm{N}}\)

22.23

Biết năng lượng liên kết của hạt nhân ²³⁵U là 1 809,5 MeV, của ¹⁴⁰Ce là 1 180,2 MeV, của ⁵⁶Fe là 494,8 MeV. Hãy so sánh độ bền vững của các hạt nhân này.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về năng lượng liên kết riêng

Lời giải chi tiết:

Năng lượng liên kết riêng của các hạt nhân \(^{235}{\rm{U}}{,^{140}}{\rm{Ce}}{,^{56}}{\rm{Fe}}\) là:

\(\begin{array}{*{20}{l}}{{{\rm{W}}_{\rm{U}}} = \frac{{1809,5}}{{235}} = 7,7{\rm{MeV}};}\\{{{\rm{W}}_{{\rm{Ce}}}} = \frac{{1180,2}}{{140}} = 8,43{\rm{MeV}};}\\{{{\rm{W}}_{{\rm{Fe}}}} = \frac{{494,8}}{{56}} = 8,83{\rm{MeV}}.}\end{array}\)

Vậy \({{\rm{W}}_{\rm{U}}}{\rm{ < }}{{\rm{W}}_{{\rm{Ce}}}}{\rm{ < }}{{\rm{W}}_{{\rm{Fe}}}}.\) Do đó hạt nhân \(^{56}{\rm{Fe}}\)bền vững nhất.

22.24

Khối lượng hạt nhân α là mαmα = 4,0015 amu. Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân α là W_lkr = 7,1 MeV. Tính năng lượng được toả ra khi có 1 mol các hạt α được tạo thành từ các hạt nhân proton và neutron.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về năng lượng nguyên tử

Lời giải chi tiết:

Khối lượng của 1 mol hạt α là: \({{\rm{N}}_{\rm{A}}} \cdot {{\rm{m}}_\alpha } = 6,022 \cdot {10^{23}} \cdot 4,0015 \cdot 1,66054 \cdot {10^{ - 27}} = 4,0014\;{\rm{g}}.\)

Số hạt α trong 1 g chất đó là: \({\rm{n}} = \frac{{6,022 \cdot {{10}^{23}}}}{{4,0014}} \approx 1,{505.10^{23}}\) hạt/g.

Khi các hạt neutron và proton riêng rẽ tạo thành hạt α thì có độ hụt khối và toả ra năng lượng đúng bằng năng lượng liên kết của hạt α. Năng lượng liên kết riêng của hạt α là Wα = 7,1 MeV và số khối A = 4, nên năng lượng liên kết là: WαA = 4.7,1 = 28,4 MeV.

Năng lượng toả ra cần tìm là: nW = 1,505.10²³.28,4 = 42,742.10²³ MeV = 68,38.10¹⁰ J.

22.25

Biết khối lượng hạt nhân 42He24He là m_He = 4,0015 amu. Hãy so sánh khối lượng này với tổng khối lượng của các nucleon tạo thành nó.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về nguyên tử

Lời giải chi tiết:

Hạt nhân \(_2^4{\rm{He}}\)có 2 proton và 2 neutron. Khối lượng của 2 proton và 2 neutron là:
2m_p + 2m_n = 2.1,007276 + 2.1,008665 ≈ 4,0319 amu.

Tổng khối lượng các nucleon tạo thành lớn hơn khối lượng hạt nhân

22.26

Năng lượng liên kết của hạt nhân nguyên tử \(_7^{14}\;{\rm{N}}\) bằng bao nhiêu? Biết rằng hạt nhân nguyên tử \(_7^{14}\;{\rm{N}}\) có khối lượng bằng 14,003242 amu.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về năng lượng liên kết

Lời giải chi tiết:

Áp dụng công thức \({{\rm{W}}_{{\rm{lk}}}} = \left( {{\rm{Z}}{{\rm{m}}_{\rm{p}}} + \left( {{\rm{A}} - {\rm{Z}}} \right){{\rm{m}}_{\rm{n}}} - {\rm{m}}} \right){{\rm{c}}^2}\)

Với \({\rm{Z}} = 7;{\rm{A}} - {\rm{Z}} = 7;{{\rm{m}}_{\rm{p}}} \approx 938{\rm{MeV}}/{{\rm{c}}^2};{{\rm{m}}_{\rm{n}}} \approx 939{\rm{MeV}}/{{\rm{c}}^2}\)

\({\rm{m}}\left( {_7^{14}\;{\rm{N}}} \right) = 14,003242.931,5{\rm{MeV}}/{{\rm{c}}^2}\), ta tìm được \({{\rm{W}}_{{\rm{lk}}}} \approx 95{\rm{MeV}}.\)

22.27

Trong hai hạt nhân \(_4^9{\rm{Be}}\)và \(_{13}^{27}{\rm{Al}}\), hạt nhân nào bền vững hơn? Biết khối lượng hạt nhân \(_4^9{\rm{Be}}\)là 9,00122amu và khối lượng hạt nhân \(_{92}^{235}{\rm{U}}\)là 26,98146amu.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về năng lượng liên kết riêng

Lời giải chi tiết:

Năng lượng liên kết riêng của \(_4^9{\rm{Be}}\)là:\(\frac{{\Delta {{\rm{W}}_{Be}}}}{{{{\rm{A}}_{Be}}}} = \frac{{\left( {4.1,00728 + 5.1,00867 - 9,00122} \right).931,5}}{9} = 7,37\)

Năng lượng liên kết riêng của \(_{13}^{27}{\rm{Al}}\)là: \(\frac{{\Delta {{\rm{W}}_{Al}}}}{{{{\rm{A}}_{Al}}}} = \frac{{\left( {13.1,00728 + 14.1,00867 - 26,98146} \right).931,5}}{{27}} = 8,09\)

Sau khi tìm được năng lượng liên kết riêng của hạt nhân \(_4^9{\rm{Be}}\)và hạt nhân \(_{13}^{27}{\rm{Al}}\), so sánh ta nhận thấy năng lượng liên kết riêng của nhôm \(\left( {\frac{{\Delta {{\rm{W}}_{{\rm{Al}}}}}}{{{{\rm{A}}_{{\rm{Al}}}}}}} \right)\) lớn hơn, bền vững hơn.

22.28

Biết phân hạch một hạt nhân \(_{92}^{235}{\rm{U}}\)trong lò phản ứng sẽ toả ra năng lượng 200MeV/1 hạt nhân

a) Tính năng lượng toả ra khi phân hạch 1 kg \(_{92}^{235}{\rm{U}}\)

b) Tính lượng than cần phải đốt để có một nhiệt lượng tương đương. Cho năng suất toả nhiệt của than bằng \(2,93 \cdot {10^7}\;{\rm{J}}/{\rm{kg}}.\)

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về phản ứng phân hạch

Lời giải chi tiết:

a) Số hạt nhân \(_{92}^{235}{\rm{U}}\)có trong 1 kg \(_{92}^{235}{\rm{U}}\)là: \(N = \frac{m}{A}{N_A} = \frac{{1000}}{{235}}.6,{02.10^{23}} = 2,{56.10^{24}}\)

Mỗi hạt nhân tham gia 1 phản ứng phân hạch.

Năng lượng toả ra: \(W = 2,{56.10^{24}}.200.1,{6.10^{ - 13}} = 8,{2.10^{13}}\,J.\)

b) Khối lượng than cần sử dụng: \(m = \frac{{8,{{2.10}^{13}}}}{{2,{{93.10}^7}}} = 2,{8.10^6}kg.\)

22.29

Khi tổng hợp hạt nhân \(_2^4{\rm{He}}\)từ phản ứng hạt nhân \(_1^1H + \,_3^7Li \to \,_2^4He + X,\)mỗi phản ứng trên toả năng lượng 17,3MeV.. Tính năng lượng toả ra khi tổng hợp được 0,5 mol helium.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về phản ứng nhiệt hạch

Lời giải chi tiết:

Vì hạt nhân X cũng là hạt nhân helium \(_2^4{\rm{He}}\), nên năng lượng toả ra khi tổng hợp được 0,5 mol helium là: \(\frac{{17,3 \cdot 6,023 \cdot {{10}^{23}}}}{{2.2}} = 2,6 \cdot {10^{24}}{\rm{MeV}}.\)

22.30

Cho phản ứng nhiệt hạch: \(_1^3H + _1^2H \to \,_2^4He + _0^1n + 17,5MeV.\) Tính năng lượng toả ra trong phản ứng trên khi 1 kg helium được tạo thành. Hãy so sánh với năng lượng toả ra khi 1 kg \(_{92}^{235}{\rm{U}}\)phân hạch.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về phản ứng nhiệt hạch

Lời giải chi tiết:

Năng lượng toả ra khi tổng hợp được 1 kg helium: \({W_{He}} = \frac{{1000}}{4}.6,{02.10^{23}}.17,5.1,{6.10^{ - 13}} = 4,{214.10^{14}}\,J\)

Mặt khác, ta đã biết 1 kg \(_{92}^{235}{\rm{U}}\) (câu 22.28) phân hạch hoàn toàn toả ra năng lượng là \(8,2 \cdot {10^{13}}\;{\rm{J}}.\) Vậy \(\frac{{{{\rm{W}}_{{\rm{He}}}}}}{{{{\rm{W}}_{\rm{U}}}}} \approx 5,1\) lần.