Xác định phản ứng hạt nhân tỏa hoặc thu năng lượng a.. 1 Viết phương trình phân rã và nêu thành phần cấu tạo của hạt nhân chì tạo thành... 2 Năng lượng tỏa ra trong phản ứng trên dưới dạ
Trang 1Xác định phản ứng hạt nhân tỏa hoặc thu năng lượng a.
Phương pháp:
- Xét phản ứng hạt nhân : A + B → C + D
- Khi đó : + M 0 = mA + mB là tổng khối lượng nghỉ của các hạt nhân trước phản ứng
+ M = mC + mD là tổng khối lượng nghỉ của các hạt nhân sau phản ứng
- Ta có năng lượng của phản ứng được xác định : ∆E = ( M0 – M)c 2
+ nếu M0 > M ⇔∆E > 0 : phản ứng toả nhiệt
+ nếu M0 < M ⇔∆E < 0 : phản ứng thu nhiệt
b Bài tập:
Bài 1 :Thực hiện phản ứng hạt nhân sau :
23 11
Na +
2 1
D →
4 2
He +
20 10
Ne Biết mNa
= 22,9327 u ; mHe = 4,0015 u ; mNe = 19,9870 u ; mD = 1,0073 u Phản úng trên toả hay thu một năng lượng bằng bao nhiêu J ?
A.thu 2,2375 MeV B toả 2,3275 MeV C.thu 2,3275 MeV D
toả 2,2375 MeV
Giải
- Ta có năng lượng của phản ứng hạt nhân trên là :
∆E = ( M0 – M ).c2 = ( mNa + mHe ─ mNe ─ mD )c2 = 2,3275 MeV> 0
đây là phản ứng toả năng lượng ⇒ Chọn B.
Bài 2 : Cho phản ứng hạt nhân:
n Ar H
0
37 18
1 1
37
17 + → +
phản ứng trên tỏa hay thu bao nhiêu năng lượng? Biết mCl = 36,956563u, mH = 1,007276u, mAr =36,956889u, 1u
= 931MeV/c2
Tóm tắt Giải:
Xác định phản ứng Tính ∆E
tỏa hay thu năng lượng ∆E= ( mCl + mH – mAr – mn ) 931= -1,6 MeV
mCl = 36,956563u Phản ứng thu năng lượng 1,6MeV
mH = 1,007276u, mAr =36,956889u
1u = 931MeV/c2 .∆E ?
Bài 3 : Đồng vị Pôlôni
210
84 Po
là chất phóng xạ α và tạo thành chì (Pb)
1) Viết phương trình phân rã và nêu thành phần cấu tạo của hạt nhân chì tạo
thành
Trang 22) Năng lượng tỏa ra trong phản ứng trên dưới dạng động năng của hạt α
và hạt nhân chì Tính động năng mỗi hạt
Giả thiết ban đầu hạt nhân Pôlôni đứng yên Cho mPo = 209,9828u; mHe =4,0015u; mPb = 205,9744u;
= MeV2
1u 931
c
Giải bài 3: 1) Phương trình:
trong đó Z = 84 - 2 = 82; A = 210 -4 =206
⇒ X :20682Pb
Phương trình phản ứng:
210Po 4He 206Pb
Hạt nhân
206
82 Pb
có 82 prôtôn và 206 -82 = 124 nơtrôn
2) Năng lượng tỏa ra trong mỗi phản ứng:
∆ = E (Mo0− M)C2 = 209,9828 4,0015 205,9744)x931MeV − −
Mà ∆ = α+ Pb ⇒ α + Pb =
Ap dụng định luật bảo toàn động lượng:
α
m
(1)
Hay
2
= 51,5KPb (2)
Từ (1) và (2) => KPb = 0,12MeV, α
=
K 6,12MeV
Bài 4 : Cho phản ứng hạt nhân: 37 + → + 37
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
Cho
m 36,9566u;m 36,9569u;m 1,0087u; mX = 1,0073u;1u 931 = MeV2
c
Giải Bài 4
1) Phản ứng hạt nhân: 37 + A → 1 + 37
Định luật bảo toàn số khối: 37 + A = 1 + 37 => A = 1
Định luật bảo toàn điện tích: 17 + Z = 0 + 18 => Z = 1
Trang 3Vậy
= 1 1
(Hiđrô)
17 Cl H 1 0 n 18 Ar
2) Năng lượng phản ứng: Tổng khối lượng 1
M
và 2
M
của hạt trước và sau phản ứng là
M m m 37,9639u
M m m 37,9656u
Ta thấy
<
=> phản ứng thu năng lượng ; Năng lượng thu vào ∆ = − 2
E (M M )c
Thay số ∆ = = × ≈
2
E 0,0017uc 0,0017 931MeV 1,58MeV
Bài 5 (ĐH-2011) : Giả sử trong một phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng của các
hạt trước phản ứng nhỏ hơn tổng khối lượng của các hạt sau phản ứng là 0,02 u Phản ứng hạt nhân này
A tỏa năng lượng 1,863 MeV B tỏa năng lượng 18,63 MeV.
C thu năng lượng 1,863 MeV D thu năng lượng 18,63 MeV.
HD:m0 < m : phản ứng thu năng lượng Năng lượng phản ứng thu vào :W = ( m – m0 ).c2|= 0,02.931,5 = 18,63MeV
c.TRẮC NGHIỆM:
Câu 1 Cho phản ứng hạt nhân
n P
Al 30 15
27
13 → + +
α
, khối lượng của các hạt nhân là mỏ = 4,0015u, mAl = 26,97435u, mP = 29,97005u, mn = 1,008670u, 1u = 931Mev/c2 Năng lượng mà phản ứng này toả ra hoặc thu vào là bao nhiêu?
A Toả ra 4,275152MeV B Thu vào 2,67197MeV C Toả ra 4,275152.10-13J
D Thu vào 2,67197.10-13J
Câu 2 Cho hạt prôtôn có động năng KP = 1,8MeV bắn vào hạt nhân
Li
7 3 đứng yên, sinh ra hai hạt α có cùng độ lớn vận tốc và không sinh ra tia γ và nhiệt năng Cho biết: mP = 1,0073u; mα = 4,0015u; mLi = 7,0144u; 1u = 931MeV/c2 = 1,66.10—
27kg Phản ứng này thu hay toả bao nhiêu năng lượng?
A Toả ra 17,4097MeV B Thu vào 17,4097MeV C Toả ra 2,7855.10-19J
D Thu vào 2,7855.10-19J