Tìm năng lượng toả ra của phản ứng phân hạch, nhiệt hạch khi biết khối lượng và tính năng lượng cho nhà máy hạt nhân hoặc năng lượng thay thế

Tìm năng lượng toả ra của phản ứng phân hạch, nhiệt hạch khi biết khối lượng và tính năng lượng cho nhà máy hạt nhân hoặc năng lượng thay thế a... Tóm tắt Giải Wr = 7,1 MeV Đây là bài t

Tìm năng lượng toả ra của phản ứng phân hạch, nhiệt hạch khi biết khối lượng và tính năng lượng cho nhà máy hạt nhân hoặc năng lượng thay thế a.

Phương pháp:

- Lưu ý phản ứng nhiệt hạch hay phản ứng phân hạch là các phản ứng tỏa năng lượng

lượng toả ra khi xảy 1 phản ứng:

Năng lượng toả ra : E = ( M0 – M ).c2 MeV

-Suy ra năng lượng toả ra trong m gam phân hạch (hay nhiệt hạch ) : E = Q.N = Q

m

A .N A

MeV

b Bài tập:

Bài 1: 23592 U + 01 n → 4295 Mo + 13957 La +2 01 n + 7e- là một phản ứng phân hạch của Urani 235 Biết khối lượng hạt nhân : mU = 234,99 u ; mMo = 94,88 u ; mLa

lượng xăng cần dùng để có thể toả năng lượng tương đương với 1 gam U phân hạch ?

A 1616 kg B 1717 kg C.1818 kg

D.1919 kg Tóm tắt Giải

mU = 234,99 u Số hạt nhân nguyên tử 235U trong 1 gam vật chất U là :

mMo = 94,88 u N =

m

A .N A

=

1

235.6 ,02 10

23 =2,5617 1021

hạt

mLa = 138,87 u Năng lượng toả ra khi giải phóng hoàn toàn 1 hạt nhân

235U mn = 1,0087 u phân hạch là: E = ( M0 –

M ).c2 = ( mU + mn – mMo– mLa – 2mn ).c2 = 215,3403 MeV

q = 46.106 J/kg Năng lượng khi 1 gam U phản ứng phân hạch :

E = E.N = 5,5164.1023MeV = 5,5164.1023

.1,6.10 –3 J = 8,8262 J

Khối lượng xăng m? Khối lượng xăng cần dùng để có năng lượng tương đương Q = E =>

m =

Q

46.106≈1919 kg ⇒ Chọn đáp án

D

Bài 2 : Cho phản ứng hạt nhân: 12D+13T →42He+ X Lấy độ hụt khối của hạt nhân T, hạt nhân D, hạt nhân He lần lượt là 0,009106 u; 0,002491 u; 0,030382 u và 1u =

A 15,017 MeV B 17,498 MeV C 21,076 MeV D 200,025

MeV

Tóm tắt Giải

T= 0,009106 u Đây là phản ứng nhiệt hạch toả năng lượng được tính theo D= 0,002491 u độ hụt khối của các chất

He = 0,030382 u  Phải xác định đầy đủ độ hụt khối các chất trước

và sau phản ứng

1u = 931,5 MeV/c2 Hạt nhân X là ≡ 01n là nơtron nên có Δm = 0 m = 0 E ? E = ( ∑ Δm = 0 m sau – ∑ Δm = 0 m trước)c2 = (Δm = 0 mHe + Δm = 0 mn – Δm = 0 mH

+ Δm = 0 mT ).c2 = 17,498 MeV

⇒ Chọn đáp án : B

Bài 3: Tìm năng lượng tỏa ra khi một hạt nhân 23492 U phóng xạ tia α và tạo thành

234U là 7,63 MeV, của 230Th là 7,7 MeV

A 10,82 MeV B 13,98 MeV C 11,51 MeV

D 17,24 MeV.

Tóm tắt Giải

Wr = 7,1 MeV Đây là bài toán tính năng lượng toả ra của một phân

rã

WrU = 7,63 MeV phóng xạ khi biết Wlk của các hạt nhân trong phản ứng

WrTh = 7,7 MeV Nên phải xác định được Wlk từ dữ kiện Wlk riêng của

đề bài

E ? Wlk U = 7,63.234 = 1785,42 MeV ,

Wlk Th = 7,7.230 = 1771 MeV ,

Wlk α = 7,1.4= 28,4 MeV

E = ∑ Wlk sau – ∑ Wlk trước = Wlk Th + Wlk α – Wlk U = 13,98 MeV

Bài 4: Cho phản ứng hạt nhân sau: 12H+12H →24He+01n+3,25 MeV Biết độ hụt khối của 1

2

H là Δmm D=0 ,0024 u và 1 u=931 MeV /c2 Năng lượng liên kết hạt nhân

2

4

He là

D 7,7188 eV

Tóm tắt: Giải

Δmm D=0 ,0024 u 12H+12H →24He+01n+3,25 MeV

1u=931 MeV /c2 Năng lượng tỏa ra của phản ứng:

W lk α E = ( ∑ Δm = 0 m

sau – ∑ Δm = 0 m trước)c2 = Wlksau – 2mDc2

Wlk = E +2mDc2 = 7,7188MeVChọn đáp án A

Bài 5 : cho phản ứng hạt nhân: 13 T + 12 D → 24 He + X +17,6MeV Tính năng lượng toả ra từ phản ứng trên khi tổng hợp được 2g Hêli

A 52,976.1023 MeV B 5,2976.1023 MeV C 2,012.1023 MeV

D.2,012.1024 MeV

Giải:

- Số nguyên tử hêli có trong 2g hêli: N =

m.N A

A =

2.6,023.1023

- Năng lượng toả ra gấp N lần năng lượng của một phản ứng nhiệt hạch:

Bài 6 Cho phản ứng: 13 H + 12 H  24 He + 01 n + 17,6 MeV Tính năng lượng tỏa ra khi tổng hợp được 1 gam khí heli

Giải 6 Ta có: W =

m

1

4 6,02.1023.17,6.1,6.10-13 = 4,24.1011 (J)

Bài 7 Cho phản ứng hạt nhân: 1

3

2

4

He + X Cho độ hụt khối của hạt nhân T, D và He lần lượt là 0,009106 u; 0,002491 u; 0,030382 u và 1u = 931,5

Giải 7 Phương trình phản ứng: 1

3

T + 1

2

4

He + 01 n Vì hạt nơtron 01 n

= 17,498 MeV

Bài 8 Cho phản ứng hạt nhân Cl + X  n + Ar Hãy cho biết đó là phản ứng

tỏa năng lượng hay thu năng lượng Xác định năng lượng tỏa ra hoặc thu vào Biết khối lượng của các hạt nhân: mAr = 36,956889 u; mCl = 36,956563 u; mp = 1,007276 u; mn = 1,008665 u; u = 1,6605.10-27 kg; c = 3.108 m/s

Giải 8 Phương trình phản ứng: Cl + p  + Ar.

Ta có: m0 = mCl + mp = 37,963839u; m = mn + mAr = 37,965554u

W = (m – m0).c2 = (37,965554 – 37,963839).1,6605.10-27.(3.108)2 = 2,56298.10-13 J

= 1,602 MeV

Bài 9 Cho phản ứng hạt nhân Be + H  2

4

He + Li Hãy cho biết đó là phản ứng tỏa năng lượng hay thu năng lượng Xác định năng lượng tỏa ra hoặc thu vào

37 17

37 18

37

17 11

1 0

37 18

9

4 11

6 3

Biết mBe = 9,01219 u; mp = 1,00783 u; mLi = 6,01513 u; mX = 4,0026 u; 1u = 931 MeV/c2

Giải 9 Ta có: m0 = mBe + mp = 10,02002u; m = mX + MLi = 10,01773u Vì m0 > m

10,01773).931 = 2,132MeV

Bài 10: Chất phóng xạ 21084Po phát ra tia  và biến thành 20682Pb Biết khối lượng của các hạt là m Pb 205,9744u, m Po 209,9828u, m 4, 0026u Tính năng lượng tỏa ra khi một hạt nhân Po phân rã

Đáp án: 5,4 MeV

Bài 11: cho phản ứng hạt nhân: 31 T 21 D  42 He  AZ X 17,6MeV  Hãy xác định tên hạt nhân X (số A, số Z và tên) và tính năng lượng toả ra khi tổng hợp được 1 mol

He từ phản ứng trên Cho số Avôgađrô: NA = 6,02x1023 mol-1

Giải : Áp dụng định luật bào toàn số khối và diện tích ta có:



A

E N 17.6 105.95x10 MeV  

Bài 12: Cho phản ứng hạt nhân: 3717 Cl X  n3718 Ar

1) Viết phương trình phản ứng đầy đủ Xác định tên hạt nhân X

2) Phản ứng tỏa hay thu năng lượng Tính năng lượng tỏa (hay thu) ra đơn vị MeV

MeV

c

Giải 12: 1) Phản ứng hạt nhân: 3717 ClAZ X 01n3718 Ar

Định luật bảo toàn số khối: 37 + A = 1 + 37 => A = 1

Định luật bảo toàn điện tích: 17 + Z = 0 + 18 => Z = 1

Vậy X11 H (Hiđrô) 3717Cl H 11  01n 3718Ar

phản ứng là

1 Cl H

2 n Ar

  E (M M )c2 1 2