Website HOC247 cung cấp một môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thông minh, nội dung bài giảng được biên soạn công phu và giảng dạy bởi những giáo viên nhiều năm kinh ng[r]
Trang 1CHUYÊN ĐỀ XÁC ĐỊNH NĂNG LƯỢNG TỎA RA - THU VÀO
CỦA PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
1 PHƯƠNG PHÁP GIẢI
Tính năng lượng của phản ứng hạt nhân:
A A A A
Z X + Z X →Z X + Z X
- Cách 1: Tính theo khối lượng:
ΔE = Δm.c2 = (m - mo).c2
+ mo: Khối lượng các hạt trước phản ứng
+ m: Khối lượng các hạt sau phản ứng
- Cách 2 : Tính theo động năng
+ Bảo toàn năng lượng:
K1 + K2 + ΔE = K3 + K4 ⇒ ΔE = Ksau - Ktrước
ΔE là năng lượng phản ứng hạt nhân
2
1
2
X X X
- Cách 3: Tính theo năng lượng liên kết, liên kết riêng, độ hụt khối
ΔE = Eliên kết sau - Eliên kết trước = (Δmsau - Δmtrước).c2
Tính lượng nhiên liệu dựa trên công thức Q = mq = ΔE , q là năng suất tỏa nhiệt (J/kg)
2 VÍ DỤ MINH HỌA
A A A A
Z A+Z B→Z C+Z D Độ hụt khối của các hạt nhân tương ứng là: ΔmA, ΔmB, ΔmC, ΔmD Thiết lập biểu thức tính độ hụt khối của phản ứng, từ đó suy ra
công thức tính năng lượng tỏa ra của phản ứng
Giải
Độ hụt khối của phản ứng:
Δm = (mA + mB) - (mC + mD)
Trang 2= [(Z1 + Z2) - (Z3 + Z4)]mp + [(N1 + N2) - (N3 + N4)]mn - (ΔmA + ΔmB) + (ΔmC + ΔmD)
= (ΔmC + ΔmD) - (ΔmA + ΔmB)
Tức là:
(Độ hụt khối của phản ứng
= ∑ Khối lượng hạt nhân trước - ∑ Khối lượng hạt nhân sau phản ứng
= ∑Độ hụt khối của các hạt nhân sau - ∑Độ hụt khối của các hạt nhân sau)
- Năng lượng tỏa ra của phản ứng:
ΔE = Δmc2 = (mA + mB).c2 - (mC + mD).c2 = [(mC + mD) - (mA + mB)].c2
ΔE = Δmc2 = (ΔEC + ΔED) - (ΔEA + ΔEB)
Ví dụ 2: Cho phản ứng hạt nhân 9 1 4 6
4Be+1H →2He+3Li Hãy cho biết đó là phản ứng tỏa năng lượng hay thu năng lượng Xác định năng lượng tỏa ra hoặc thu vào Biết mBe = 9,01219 u;
mP = 1,00783 u; mLi = 6,01513 u; mX = 4,0026 u; 1u = 931 MeV/c2
Giải
Ta có: mo = mBe + mP = 10,02002u; m = mX + mLi = 10,01773u
Vì mo > m nên phản ứng tỏa năng lượng, năng lượng tỏa ra:
W = (mo – m).c2 = (10,02002 – 10,01773).931 = 2,132MeV
Ví dụ 3: cho phản ứng hạt nhân: 3 2 4
1T+1D→2He+ +X 17, 6MeV Tính năng lượng toả ra từ phản ứng trên khi tổng hợp được 2g Hêli
Giải
- Số nguyên tử hêli có trong 2g hêli:
23
23
2.6, 023.10
3, 01.10 4
A
m N
N
A
- Năng lượng toả ra gấp N lần năng lượng của một phản ứng nhiệt hạch:
E = N.Q = 3,01.1023.17,6 = 52,976.1023 MeV
3 BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM
Câu 1: Tìm năng lượng tỏa ra khi một hạt nhân 234
92U phóng xạ tia α và tạo thành đồng vị Thôri
230 Th Cho các năng lượng liên kết riêng của hạt α là 7,1 MeV, của 234U là 7,63 MeV,
của 230Th là 7,7 MeV
A 10,82 MeV
Trang 3B 13,98 MeV
C 11,51 MeV
D 17,24 MeV
Câu 2: Khi một hạt nhân234
92U bị phân hạch thì tỏa ra năng lượng 200 MeV Cho số A-vô-ga-đrô
NA = 6,02.1023 mol-1 Nếu 1 g 234
92U bị phân hạch hoàn toàn thì năng lượng tỏa ra xấp xỉ bằng
A 5,1.1016 J
B 8,2.1010 J
C 5,1.1010 J
D 8,2.1016 J
Câu 3: Cho phản ứng hạt nhân:
11Na+1H →2He+10Ne
11Na;10Ne He H lần lượt là 22,9837 u; 19,9869 u; 4,0015 u; 1,0073 ;2 ;1
u; u = 931,5 MeV/c2 Trong phản ứng này, năng lượng
A thu vào là 3,4524 MeV
B thu vào là 2,4219 MeV
C tỏa ra là 2,4219 MeV
D tỏa ra là 3,4524 MeV
Câu 4: Dùng hạt prôtôn có động năng 1,6 MeV bắn vào hạt nhân liti 7
3Li đứng yên Giả sử sau
phản ứng thu được hai hạt giống nhau có cùng động năng và không kèm theo tia γ Biết năng
lượng tỏa ra của phản ứng là 17,4 MeV Động năng của mỗi hạt sinh ra là
A 19,0 MeV
B 15,8 MeV
C 9,5 MeV
D 7,9 MeV
Câu 5: Cho phản ứng hạt nhân:
1H+1H→ 2He+0n+17, 6MeV
Năng lượng tỏa ra khi tổng hợp được 1 gam khí hêli xấp xỉ bằng
A 4,24.108J
Trang 4B 4,24.105J
C 5,03.1011J
D 4,24.1011J
Câu 6: Pôlôni 210
84Po phóng xạ α và biến đổi thành chì Pb Biết khối lượng các hạt nhân Po; α;
ra khi một hạt nhân pôlôni phân rã xấp xỉ bằng
A 5,92 MeV
B 2,96 MeV
C 29,60 MeV
D 59,20 MeV
Trang 5Website HOC247 cung cấp một môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thông minh, nội dung bài giảng được biên soạn công phu và giảng dạy bởi những giáo viên nhiều năm kinh nghiệm, giỏi
về kiến thức chuyên môn lẫn kỹ năng sư phạm đến từ các trường Đại học và các trường chuyên danh
tiếng
xây dựng các khóa luyện thi THPTQG các môn: Toán, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học và
Sinh Học
trường PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An và các trường Chuyên khác cùng TS.Trần Nam Dũng, TS Phạm Sỹ Nam, TS Trịnh Thanh Đèo và Thầy Nguyễn Đức
Tấn
THCS lớp 6, 7, 8, 9 yêu thích môn Toán phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập ở trường và đạt điểm tốt ở các kỳ thi HSG
dành cho học sinh các khối lớp 10, 11, 12 Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: TS Lê Bá Khánh
Trình, TS Trần Nam Dũng, TS Phạm Sỹ Nam, TS Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc
Bá Cẩn cùng đôi HLV đạt thành tích cao HSG Quốc Gia
các môn học với nội dung bài giảng chi tiết, sửa bài tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu tham khảo phong phú và cộng đồng hỏi đáp sôi động nhất
miễn phí từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả các môn Toán- Lý - Hoá, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học và Tiếng Anh
Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai
Học mọi lúc, mọi nơi, mọi thiết bi – Tiết kiệm 90%
Học Toán Online cùng Chuyên Gia
HOC247 NET cộng đồng học tập miễn phí HOC247 TV kênh Video bài giảng miễn phí