SKKN Một số phương pháp tính năng lượng của phản ứng hạt nhân 1 1 MỞ ĐẦU 1 1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Môn Vật Lí là một trong những môn học cơ bản và quan trọng trong trường THPT Đây là một trong ba môn của[.]
Trang 11 MỞ ĐẦU
1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Môn Vật Lí là một trong những môn học cơ bản và quan trọng trong trường THPT Đây là một trong ba môn của tổ hợp bài thi KHTN, đồng thời là một trong
ba môn tổ hợp xét tuyển của các trường ĐH, CĐ Đối với môn Vật Lí, theo lộ trình
về cách thức gia đề thi của Bộ GD & ĐT thì hiện tại nội dung kiến thức chỉ nằm trong chương trình Vật Lí 12 Là giáo viên giảng dạy khối 12, tôi luôn nghiên cứu tìm tòi ra các phương pháp giảng dạy nhằm đem lại hiệu quả cao nhất
Mặt khác, trong thời điểm hiện nay, hình thức thi TNKQ ( thời gian làm bài rút ngắn hơn so với năm 2016 ) được áp dụng cho kỳ thi THPT quốc gia nên việc đưa
ra các phương pháp giải nhanh, tối ưu hóa các bước tính toán là rất tốt và thiết thực
để các em có thể đạt được kết quả cao trong các kỳ thi đó
Khi dạy phần phản ứng hạt nhân, tôi nhận thấy học sinh rất lúng túng khi làm bài tập Vì vậy, nghiên cứu tìm ra phương pháp giảng dạy giúp các em học tốt phần này là rất cần thiết
Vì những lí do trên, tôi đã chọn đề tài nghiên cứu “ Một số phương pháp tính
năng lượng của phản ứng hạt nhân ”.
1.2 MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
a Mục đích nghiên cứu
Phân loại các dạng bài tập về tính năng lượng của một phản ứng hạt nhân,
phương pháp giải quyết các dạng bài tập đó ở mức tối ưu, các bước làm cụ thể, quy chuẩn, giúp các em học sinh vận dụng giải quyết tốt phần này
b Nhiệm vụ nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết về phản ứng hạt nhân, xây dựng phương pháp giải quyết.
Vận dụng các công thức quy chuẩn xây dựng được cách giải các dạng bài tập xuất hiện trong đề thi THPT Quốc Gia
1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Trong giới hạn của đề tài, tôi chỉ đưa ra phần lý thuyết và các dạng bài tập về tính năng lượng trong phản ứng hạt nhân ở chương trình Vật Lí THPT
Đối tượng áp dụng: Tất cả học sinh dự thi THPT Quốc Gia dự thi bài KHTN
1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
a Nghiên cứu lý thuyết
Đọc, tìm hiểu và nghiên cứu các tài liệu có liên quan đến phần phản ứng hạt
nhân
b Nghiên cứu thực tiễn
Dự giờ bài “ Cấu tạo của hạt nhân nguyên tử Độ hụt khối ” và bài “ Phản ứng
hạt nhân ” của đồng nghiệp ở một số lớp 12C4, 12C5, 12C6
Chọn một lớp dạy bình thường theo SGK và một lớp dạy theo kinh nghiệm đúc rút được So sánh đối chiếu kết quả giờ dạy và rút ra bài học kinh nghiệm
Trang 22 NỘI DUNG
2.1 CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI
Chương hạt nhân nguyên tử là chương 9 của chương trình Vật Lí 12 nâng cao Phần tính năng lượng trong phản ứng hạt nhân có kiến thức liên quan thuộc bài “ Cấu tạo của hạt nhân nguyên tử Độ hụt khối ” và bài “ Phản ứng hạt nhân ”
Nội dung kiến thức của phần phản ứng hạt nhân trong SGK Vật Lí 12 như sau
A PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
Phản ứng hạt nhân là mọi quá trình dẫn đến sự biến đổi hạt nhân
X1 1 + X2 X3 + X4 hoặc là A + B C + D
1
A
A
3
A
A
Có hai loại phản ứng hạt nhân
+ Phản ứng tự phân rã của một hạt nhân không bền thành các hạt nhân khác ( phóng xạ )
+ Phản ứng tương tác giữa các hạt nhân với nhau dẫn đến sự biến đổi thành các hạt nhân khác [2]
B CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN TRONG PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
a Định luật bảo toàn số nuclon ( số khối A)
Trong phản ứng hạt nhân, tổng số nuclon của các hạt tương tác bằng tổng số nuclon của các hạt sản phẩm
A1 + A2 = A3 + A4
b Định luật bảo toàn điện tích ( nguyên tử số Z )
Tổng đại số điện tích của các hạt tương tác bằng tổng đại số điện tích của các hạt sản phẩm
Z1 + Z2 = Z3 + Z4
Quy ước : Hạt electron có Z = - 1
Hạt pozitron có Z = +1
c Định luật bảo toàn động lượng
Véc tơ tổng động lượng của các hạt tương tác bằng véc tơ tổng động lượng của các hạt sản phẩm
+ = + P1 P2 P3 P4
d Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần
Tổng năng lượng toàn phần của các hạt tương tác bằng tổng năng lượng toàn phần của các hạt sản phẩm
m A m Bc2 K A K B m C m Dc2 K C K D
C NĂNG LƯỢNG TRONG PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
Xét phản ứng hạt nhân
X1 1 + X2 X3 + X4
1
A
A
3
A
A Z
Đặt : Khối lượng các hạt trước phản ứng m0 = m1 + m2
Khối lượng các hạt sau phản ứng m = m3 + m4
Năng lượng của phản ứng được tính như sau
2
0
2 4 3 2
m
Nếu m0 > m, E>0 Phản ứng tỏa năng lượng
Trang 3Nếu m0 < m, E<0 Phản ứng thu năng lượng [1]
2.2 THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ TRƯỚC KHI ÁP DỤNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
Trong quá trình giảng dạy, tôi nhận thấy nếu giáo viên chỉ dạy theo SGK, không tìm tòi sáng tạo thêm những cái mới thì sẽ không gây được hứng thú học tập cho học sinh, đồng thời học sinh sẽ gặp rất nhiều khó khăn và lúng túng khi làm bài tập Vì lượng kiến thức trong SGK chỉ là kiến thức cơ bản, chưa đào sâu mở rộng Trong quá trình nghiên cứu đề thi đại học và THPT Quốc Gia những năm gần đây tôi đã thống kê thấy một số dạng bài tập của phần phản ứng hạt nhân như sau
Bài 1 Tổng hợp hạt nhân heli He từ phản ứng hạt nhân : 4 Mỗi
2
7 3
1 1 phản ứng trên toả năng lượng 17,3MeV Năng lượng toả ra khi tổng hợp được 0,5 mol heli là
A 1,3.1024MeV B 2,6.1024MeV C 5,2.1024MeV D 2,4.1024MeV
ĐA: B ( Đề thi tuyển sinh ĐH 2012)
Bài 2 Dùng một hạt có động năng 7,7 MeV bắn vào hạt nhân 14 đang đứng
7 N
yên gây ra phản ứng 14 1 17 Hạt prôtôn bay ra theo phương vuông góc
với phương bay tới của hạt Cho khối lượng các hạt nhân: m = 4,0015u; mP = 1,0073u; mN14 = 13,9992u; mO17=16,9947u Biết 1u = 931,5 MeV/c2 Động năng của hạt nhân 17 là
8 O
A 2,075 MeV B 2,214 MeV C 6,145 MeV D 1,345 MeV
ĐA: A ( Đề thi tuyển sinh ĐH 2014)
Bài 3 Hạt nhân A đang đứng yên thì phân rã thành hạt nhân B có khối lượng mB và hạt có khối lượng m Tỷ số giữa động năng của hạt nhân B và động năng của hạt ngay sau phân rã bằng
A B C D
2
B
m
m
B
m
m
2
B
m m
m m
ĐA: D ( Đề thi tuyển sinh ĐH 2008)
Bài 4 Cho phản ứng hạt nhân : D + T + n Biết độ hụt khối của các hạt nhân
D, T và lần lượt là m D 0,0024u ; m T 0,0087u ; m 0,0305u 1uc2 = 931MeV Phản ứng này toả hay thu bao nhiêu năng lượng
A Toả năng lượng 921MeV B Toả năng lượng 18,0614MeV
C Thu năng lượng 18,0614MeV D Thu năng lượng 957,2MeV
ĐA: B ( Đề thi tuyển sinh ĐH 2011)
Bài 5 Dùng một proton có động năng 5,58MeV bắn phá hạt nhân Na đứng yên 23
11 sinh ra hạt và hạt nhân X và không kèm theo bức xạ Biết năng lượng tỏa ra
trong phản ứng chuyển hết thành động năng của các hạt tạo thành, động năng của hạt là 6,6MeV và động năng hạt X là 2,648MeV Cho khối lượng các hạt tính
theo u bằng số khối Góc tạo bởi hướng chuyển động của hạt và hướng chuyển
động của hạt proton là
A 147o B 148o C 150o D 120o
ĐA: C ( Đề thi tuyển sinh ĐH 2015)
Trang 4Bài 6 Hạt có động năng 5MeV bắn vào một hạt nhân Be đứng yên, gây ra phản 9
4 ứng tạo thành một hạt C12 và một hạt notron Hai hạt sinh ra có véc tơ vận tốc hợp với nhau một góc 800 Cho biết phản ứng tỏa ra một năng lượng 5,6MeV Coi khối lượng xấp xỉ bằng số khối Động năng của hạt nhân C có thể bằng
A 7 MeV B 0,589MeV C 8 MeV D 2,5 MeV
ĐA: B ( Đề thi tuyển sinh ĐH 2013)
Trên đây chỉ là một số rất ít các ví dụ về một số dạng bài tập xuất hiện trong đề thi tuyển sinh ĐH những năm vừa qua Rõ ràng ta nhận thấy rằng, nếu chỉ với các kiến thức được trang bị trong SGK mà gặp những bài tập này trong đề thi, thì giải quyết được nó là nhiệm vụ bất khả thi đối với các em
2.3 GIẢI PHÁP THỰC HIỆN
Trước thực trạng nêu trên, tôi đã nghiên cứu và đúc rút được kinh nghiệm khi giảng dạy phần phản ứng hạt nhân như sau
- Cần giúp cho học sinh nhớ lại các kiến thức cũ có liên quan đến bài học như động lượng, động năng, năng lượng toàn phần, định luật bảo toàn năng lượng…
- Cần hướng dẫn học sinh dựa vào kiến thức cũ và kiến thức mới để viết được dạng tường minh của định luật bảo toàn động lượng và định luật bảo toàn năng lượng toàn phần
- Cần hướng dẫn học sinh xây dựng công thức tính năng lượng của phản ứng hạt nhân dưới nhiều dạng khác nhau
- Cần giúp học sinh nhận dạng được các bài tập
A PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
Các hạt thường gặp trong phản ứng hạt nhân
Proton : p 1H ; Notron: ; Heli: ; Electron: ; Poziton: ;
1
1
2
4
0e
1
0e
1 Hidro nặng ( Đơ tê ri ) : H 2D; Hidro siêu nặng ( Triti ):
1
2
1
3
1 Với việc nhắc lại các kiến thức này, giúp học sinh nhớ lại và tự tin hơn với các kiến thức đã học qua đó học sinh xác định được các hạt trong phản ứng hạt nhân và làm bài tập về phản ứng hạt nhân tốt hơn
B CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN TRONG PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
Ngoài kiến thức trong SGK khi dạy phần này tôi bổ xung thêm các kiến thức
sau:
a Định luật bảo toàn động lượng
+ = + P1 P2 P3 P4
b Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần
m A m Bc2 K A K B m C m Dc2 K C K D
Chú ý : Liên hệ giữa động lượng và động năng là :
P = m.v p 2 = m2.v2 = 2.m = 2mK Hay K =
2
2
mv
m
p
2
2
C CÁC CÁCH TÍNH NĂNG LƯỢNG TRONG PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
Xét phản ứng hạt nhân : X1 1 + X2 X3 + X4
1
A
3
A
Z Z A44
Trang 5Ngoài công thức tính năng lượng như đã nêu trong SGK ở trên, tôi bổ xung thêm các cách tính năng lượng như sau
Cách thứ 1 : Nếu đề bài cho khối lượng các hạt nhân, ta sử dụng công thức của
SGK
Đặt : Khối lượng các hạt trước phản ứng m0 = m1 + m2
Khối lượng các hạt sau phản ứng m = m3 + m4
Năng lượng của phản ứng được tính như sau
2
0
2 4 3 2
m
Nếu m0 > m, E>0 Phản ứng tỏa năng lượng
Nếu m0 < m, E<0 Phản ứng thu năng lượng
Cách thứ 2 : Nếu đề bài cho độ hụt khối của các hạt nhân
Xuất phát từ công thức : 2
4 3 2
m
4 3 2
m
4 4 4
Z p n Z1m p A1Z1m n m1 Z2m p A2 Z2m n m2
2 1 4
m
Cách thứ 3 : Nếu đề bài cho động năng của các hạt trong phản ứng hạt nhân
Xuất phát từ định luật BTNL toàn phần :
2 3 4
4 3 2 1
2 2
Ta biến đổi : 2- = + - - =
2
1 m c
4
3 m c
Cách thứ 4 : Nếu đề bài cho năng lượng liên kết riêng của các hạt nhân
Từ công thức tính năng lượng liên kết riêng : E R = =
A
W LK
A
c
m 2
c
E A
m R
Kết hợp với : E = 2 Ta suy ra công thức
2 1 4
m
E = A3E3R + A4E4R - A1E1R - A2E2R = W3LK + W4LK – W1LK – W2LK [3]
Việc tìm ra các cách tính trên và đưa vào giảng dạy là rất quan trọng Nắm bắt được các công cụ này học sinh sẽ giải được các bài tập về phản ứng hạt nhân nhanh chóng dễ ràng, tốn ít thời gian, phù hợp với hình thức thi trắc nghiệm hiện nay
2.4 HIỆU QUẢ CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
Vận dụng những kiến thức nêu trên vào một số loại bài tập thường gặp về tính
năng lượng trong phản ứng hạt nhân
Bài 1 Bắn hạt vào hạt nhân Al đứng yên gây ra phản ứng : + 27Al + n
13 30P
15 Phản ứng này thu năng lượng E 2 , 7MeV Biết hai hạt sinh ra có cùng véc tơ vận tốc, tính động năng của hạt ( coi khối lượng hạt nhân đo bằng đơn vị u, xấp sỉ
bằng số khối của nó ) [4]
n
P n
P
m
m K K
K P K n E K P K n K
Trang 6- Theo ĐLBT động lượng : m v = m P m nv m P m n
v m v
2
1 m P m nv2
2
n
n
m
v
m
=
m P m n
v
m
2
1 2
m P m n
K m
- Thay vào phương trình trên : - 2,7 = m P m n- - 2,7 = - =
K m
30 1
4
K
K K
3,1MeV
Bài 2 Người ta dùng hạt proton có động năng Kp = 2,69MeV, bắn vào hạt nhân Li đứng yên thu được hai hạt có cùng động năng Cho m p = 1,0073u; mLi =
7,0144u ; m = 4,0015u ; 1u = 931MeV/c2 Tính động năng của mỗi hạt tạo
thành [5]
Hướng dẫn Năng lượng của phản ứng hạt nhân : E m H m Li 2m c2 = 17,4097 MeV
+ Mặt khác : E 2K - K H K = = 10,049MeV
2
H
K
E
Bài 3 Một notron có động năng Kn = 1,1MeV, bắn vào hạt nhân Li đứng yên gây
ra phản ứng: n Li X 4He Biết hạt nhân He bay ra vuông góc với hạt nhân X
2
6 3
1
Cho mn = 1,00866u; mX = 3,01600u; mHe = 4,0016u; mLi = 6,00808u Tính động năng của hạt X và hạt He [8]
Hướng dẫn
+ Năng lượng của phản ứng hạt nhân : Em n m Li m X m Hec2 = - 0,8MeV + Theo ĐLBT động lượng : P n P He P X vì P P X 2 2 2 mnKn =
X
+ mXKX
m K
+ Mặt khác : E = KX + KHe – Kn = -0,8
Ta có hệ phương trình = 0,2MeV; KX = 0,1MeV
1 , 1 3
4
3 , 0
X
X He K K
K K
K
Bài 4 Cho phản ứng hạt nhân: D T 4HeX Cho biết ; =
2
3 1
2
0,002491u; m = 0,030382u; 1u = 931,5MeV/c2 Tính năng lượng của phản ứng hạt nhân [7]
Hướng dẫn
Vận dụng cách 2: E = (m -m D - m T)c2 = 17,498MeV >0 Phản ứng tỏa năng lượng
Trang 7Bài 5 Tìm năng lượng tỏa ra khi một hạt nhân U phóng xạ tia và tạo thành 234
đồng vị Thori Th Cho biết, năng lượng liên kết riêng của hạt là 7,1MeV; của 230
U234 là 7,63MeV; của Th230 là 7,7MeV [4]
Hướng dẫn
Vận dụng cách 4: E = A3E3R + A4E4R - A1E1R - A2E2R= 230 7,7 + 4.7,1 – 234.7,63
= 13,98MeV
Bài 6 Cho phản ứng hạt nhân T D 4He X 17 , 6MeV Tính năng lượng tỏa ra từ
2
2 1
3
phản ứng trên khi tổng hợp được 2 gam khi Heli [8]
Hướng dẫn
+ Năng lượng tỏa ra khi 1 hạt Heli được tạo thành: E = 17,6MeV
+ Số nguyên tử khí Heli: N = = = 3,01.1023 nguyên tử
A
N
m. A
4
10 02 , 6
+ Năng lượng tỏa ra là: E = N E = 3,01.1023 17,6 = 5,2976 1024 MeV
Bài 7 Cho phản ứng hạt nhân D T n 4He Cho biết mD = 2,0136u; mT =
2
1 0
3 1
2
3,0160u; mn = 1,0087u; mHe = 4,0015u; 1u = 931MeV/c2
a Phản ứng trên thu hay tỏa bao nhiêu năng lượng
b Nước thiên nhiên có chứa 0,015% nước nặng D2O Hỏi nếu dùng toàn bộ Đơ
tê ri có trong 1m3 nước để làm nhiên liệu cho phản ứng trên thì năng lượng thu được là bao nhiêu ( tính theo KJ ), khối lượng riêng của nước 1000kg/m3
Hướng dẫn
a Năng lượng của phản ứng hạt nhân: E m D m T m n m Xc2 = 18,0614 MeV > 0, phản ứng tỏa năng lương
E
b
+ Khối lượng nước nặng D2O có trong 1m3 nước: m = 1.1000.0,015%.1000 = 150g + Số hạt D có trong 150g nước nặng: N = .N A 2 = 9,0345,1024 hạt
A m
+ Năng lượng thu được từ 1m3 nước là: E = N E = 9,0345,1024 18,0614 1,6.10-3
10-3 = 2,61.1010 (KJ)
Bài 8 Dùng chùm Proton có động năng KH = 5,75MeV bắn phá hạt nhân 9Be đứng
4 yên tạo ra hạt và hạt nhân X Hạt chuyển động theo phương vuông góc với
vận tốc của hạt Proton và có động năng 4MeV Tính động năng của hạt X Phản ứng thu hay tỏa bao nhiêu năng lượng Coi khối lượng hạt nhân
đo bằng đơn vị u xấp sỉ bằng số khối của nó [3]
Hướng dẫn
+ Phương trình phản ứng: H Be He 6Li
3
4 2
9 4
1
+ Áp dụng ĐLBT động lượng: P H P P X vì P H P
2 = 2 + 2 6KX = 4.4 + 2
2
2
H
1.5,75 K X = 3,625MeV
Trang 8+ Năng lượng của phản ứng hạt nhân: E = KX + K - KH = 1,875 MeV E >0, phản ứng tỏa năng lượng
Bài 9 Bắn hạt có động năng 4MeV vào hạt 14N đứng yên gây ra phản ứng hạt
7 nhân: + 14N + Biết động năng của hạt proton là 2,09MeV và hạt
7 17O
1 proton chuyển động theo hướng hợp với hướng chuyển động
của hạt góc 60 0 Phản ứng thu hay tỏa bao nhiêu năng lượng
[7]
Hướng dẫn Ta có: P = P O + P H P - P H = P O Bình
phương hai vế, rút gọn
mHKH + m K - 2.cos60 m H K H.m K = m0.K0; thay số
1.2,09 + 4.4 - 1 2 , 09 4 4 = 17K0 K 0 = 0,7239MeV
Năng lượng của phản ứng hạt nhân: E = K0 + KH - K = -1,1861 MeV Phản ứng thu năng lượng
Bài 10 Hạt Notron có động năng 2MeV bắn phá hạt nhân 6Li đứng yên gây ra
3 phản ứng tạo thành hạt và hạt T Các hạt và T bay theo các hướng hợp với
hướng tới của hạt Notron những góc tương ứng bằng 150 và 300 Bỏ qua bức xạ
Phản ứng thu hay tỏa bao nhiêu năng lượng ( coi tỷ số khối lượng hạt nhân bằng tỷ
số số khối của chúng ) [3]
Hướng dẫn.
+ Sơ đồ phản ứng: + 1n +
0 6Li
3 4He
1 + Sử dụng hàm số Sin
0
30
Sin
P
0
135
Sin
P n
0
15
Sin
P T
2
30
Sin
K
m
2
135
Sin
K
m n n
2
15
Sin
K
m T T
2
30
4
Sin
K
2
135
2 1
Sin 2
15
3
Sin
K T
K
0,0893 MeV
+ Sử dụng cách 3: E = K + KT – Kn = 0,25 + 0,0893 – 2 = - 1,6607MeV Phản ứng thu năng lượng
Bài 11 Hạt có động năng 5MeV bắn vào hạt 9Be đứng yên, gây ra phản ứng tạo
4 thành một hạt C12 và một notron Hai hạt sinh ra có véc tơ vận tốc hợp với nhau góc 800 Cho phản ứng tỏa ra năng lượng 5,6MeV Coi khối
lượng hạt nhân đo bằng đơn vị u xấp sỉ bằng số khối Tính
động năng của hạt C12 [3]
Hướng dẫn
+ Sơ đồ phản ứng: 4He + +
4 12C
0 + Theo ĐLBT động lượng: P = + P n P C
Trang 9+ Bình phương hai vế: 2 = + + 2.PC.Pn.cos800
n
C
= + + 2 cos800 Mặt khác = KC + Kn -
Kn = 10,6 - KC Thay vào ta có phương
5 6
, 5
80 cos 1 12 2
12
5
.
n C
n C n
C
K K
K K K
trình
11KC + 2cos800 12K C.10 , 6 K C 9 , 4 K C = 0,5889MeV
Bài 12 Dùng hạt Proton có động năng 5,58MeV bắn phá hạt nhân 23Na đứng yên
11 sinh ra hạt và hạt X Coi phản ứng không kèm theo bức xạ
a Tính năng lượng của phản ứng trên
b Biết năng lượng tỏa ra trong phản ứng chuyển hết thành động năng của các hạt tạo thành Động năng của hạt là 6,6MeV Tính động năng của hạt X
c Xác định góc tạo bởi hướng chuyển động của hạt và hạt Proton Cho m P = 1,0073u; mNa = 22,98504u; mX = 19,9869u; m = 4,0015u; uc2 = 931MeV
Hướng dẫn Sơ đồ phản ứng: 1H + +
1 23Na
11 4He
10
a Vận dụng cách 1: E = (mP + mNa - mX - m )c2 = 3,6681 MeV
b Vận dụng cách 3: E = KHe + KX – KH KX = E + KH - KHe = 2,6481 MeV
c Theo ĐLBT động lượng: P H = P + P X P H - P = P X
P P
P P P
H
X H
2
2 2
2
K m K m
K m K m K m
H H
X X H
H
2
= - 0,864 = 149,80
6 , 6 4 58
,
5
.
1
2
6481 , 2 20 58
,
5
.
1
6
,
6
.
Bài 13 Urani 235 phân hạch theo cách:
235U + + + 2 + 8
92 1n
0 140Ce
58 94Mo
1
Cho năng lượng liên kết riêng của U235 là 7,7MeV, của Ce140 là 8,43MeV, của Mo94 là 8,8MeV và mP = 1,007276u; mn = 1,008665u; uc2 = 931,5MeV Tính năng lượng tỏa ra của phản ứng trên
Hướng dẫn Vận dụng công thức: E = m U m n m Cem Mo 2m nc2 = ((58mp + 82mn – mCe) + ( 42mP + 52mn – mMo ) – ( 92mp + 143mn – mU ))c2 + 8(mn – mp )c2
= ( + - )c2 + 8(mn – mp )c2
Ce
m
m Mo m U
Mặt khác: Er = , thay vào công thức trên
A
c
m 2
2
.
c
A E
m r
= ( 8,43.140 + 8,8.94 – 7,7.235) + 8(1,008665u – 1,007276u)c2 = 208,24 MeV
E
Bài 14 Một phản ứng phân hạch của U235 là:
235U + + + 2 + 7
92 1n
0 95Mo
42 139La
1
Trang 10Cho năng lượng liên kết riêng của U235 là 7,7MeV, của Mo95 là 8,91MeV, của La139 là 8,53MeV; mP = 1,007276u; mn = 1,008665u; uc2 = 931,5MeV Tính năng lượng tỏa ra của phản ứng trên [6]
Hướng dẫn Năng lượng của phản ứng hạt nhân
= ( + - )c2 + 7(mn – mp )c2 = ( 95 8,91 + 139.8,53 – 235.7,7 ) +
E
m M0 m La m U
7(1,008665u - 1,007276u)c2 = 231,677MeV