Tài liệu Phân loại và phương pháp giải nhanh vật lý_Chương VIII: Vật lý hạt nhân doc

Phân loại và phơng pháp giải nhanh bài tập vật lý Chơng VIII: Vật lý hạt nhânChơng VIII: Vật lý hạt nhân Phần I: kiến thức cơ bản Hạt nhân có ký hiệu: A X Z Trong đó A là số khối: A=Z+N

Trang 1

Phân loại và phơng pháp giải nhanh bài tập vật lý Chơng VIII: Vật lý hạt nhân

Chơng VIII: Vật lý hạt nhân

Phần I: kiến thức cơ bản

Hạt nhân có ký hiệu: A X

Z

Trong đó A là số khối: A=Z+N

Z là điện tích hạt nhân (bằng số hạt proton)

N là số hạt nơtron

1.Các số liệu hay dùng trong tính toán:

mP=1,67263ì10-27kg=1,007276u;

mn=1,67494ì10-27kg=1,008665u;

1u=

12

1

khối lợng của 1 nguyên tử các bon 12C

6 =1,66055ì10-27kg=931Mev/c2

1eV=1,6022ì10-19J; 1MeV=106eV=1,6022ì10-13J;

1MeV/c2=1,7827ì10-30kg; 1kg=0.561.1030MeV/c2

2 Các loại tia phóng xạ

Tia α thực chất là hạt 4He

2

Tia β- thực chất là hạt 0 e

1

− mang điện tích –e

Tia β+ thực chất là hạt 0e

1 mang điện tích +e

Tia γ thực chất là sóng điện từ có bớc sóng ngắn(<0,01nm), là tia phóng xạ đi kèm theo các tia α, β-, β+

Hạt Nơtron 1n

0 ; Hạt Prôtôn 1 p

1 hoặc 1H

1

3 Mối liên hệ giữa khối l ợng m và số nguyên tử N:

23

23 6 , 02 10 10

02 ,

ì

=

ì

=

A

m M

m N M

m

Trong đó M là khối lợng 1 mol nguyên tử của chất đang xét, nếu đầu bài bài toán không cho biết khối lợng M của một hạt nhân nguyên tử, có thể lấy M gần đúng bằng số khối A (Thật vây: Khối lợng một mol nguyên tử chất bất kỳ là:

) ( ) ( 001 , 0 10

02 , 6 10 66055 , 1

1

g A kg A

A N u A

4 Định luật phóng xạ:

 Một số công thức toán học về hàm số mũ thờng gặp trong vật lý hạt nhân:

T

t T

t Ln T

t Ln t T

Ln

t

t T t

T

Ln

t

e e

e

e e

e

2 / 1 2 ) ( 2 )

)(

2 ( 2

693 , 0 2

=

−

λ

Trong đó: λ đợc gọi là hằng số phóng xạ:

T T

Ln2 = 0 , 693

=

λ

T là chu kỳ phóng xạ của chất đang xét (t và T phải đồng đơn vị)

 Các nội dung liên quan tới định luật:

Nếu gọi N0 và m0 lần lợt là số nguyên tử và khối lợng ban đầu của chất phóng xạ, tại thời

điểm t bất kỳ thì:

Số nguyên tử và khối lợng còn lạ (ký hiệu là N và m):

Trang 2

T t O

t T O

t T Ln O

t

N

693 , 0 2

=

T t O

t T O

t T Ln O

t

m

693 , 0 2

=

Số nguyên tử và khối lợng đã phóng x (ký hiệu là ∆N và ∆m):

) 1

( ) 1

( ) 2 1 (

) 1

( ) 1

( ) 2 1 (

693 , 0 0

2 0

0

2 0

693 , 0 0

2 0

0 0

t T t

T

Ln T

t t

T Ln o t

o

t T t

T

Ln T

t t

o t

o

e m e

m m

e m m m m

m

e N e

N N

e N N N N

N

−

=

−

=

−

=

−

=

−

=

∆

−

=

−

=

−

=

−

=

−

=

) 5 (

) 4 (

5 Độ phóng xạ (số phân rã trong 1 giây của một l ợng chất):

H(t)=H0ì e- λ t (Bq); (có thể tính độ phóng xạ theo đơn vị Curi: 1Ci=3,7.1010Bq)

Với H0 là độ phóng xạ ban đầu: o o o N o

T

N T

Ln N

Chý ý khi tính độ phóng xạ T phải đổi sang đơn vị giây (s)

6 Tính toán khối luợng chất đ ợc tạo thành do phóng xạ

Xét sự phóng xạ: M x C C

C

M M

A Z

A

- Khi 1 hạt nhân mẹ phóng xạ thì cũng có 1 hạt nhân con đợc tạo thành Do đó số l-ợng hạt bị phân rã luôn luôn bằng số ll-ợng hạt tạo thành:

A M

M C

A

m N

N

Trong đó ∆mlà khối lợng hạt nhân mẹ bị phóng xạ ra đợc tính theo công thức ()

Khối lợng hạt nhân con đợc tạo thành:

M

C M C

A

A M M

C A

C

M

M m M

N

N M

m M

N

N M

N

∆

=

∆

=

M

C M

M m

m = ∆ (7a)

Khi không biết khối lợng MM, MC tính gần đúng MM=AM ; MC=AC:

M

C M C

A

A m

Tỉ số giữa khối lợng chất phóng xạ còn lại và khối lợng chất mới đợc tạo thành:

C

M t t C

M t o

t o C

M C

A

M A C

M

A

A e

e A

A e N

e N A

N

A N A N

N

A N

N

m

1

) 1 (

λ

λ λ

λ

−

=

−

=

∆

=

∆

=

⇒ .(1. t)

C

t M C

M

e A

e A m

m

λ

−

7 Công thức Anhxtanhvề độ hụt khối:

- Năng lợng nghỉ: E=mc 2

- Năng lợng liên kết: ∆E=[(Zìm P +Nìm n)−m HN]ìc2 (9)

- Độ hụt khối: Xét phản ứng hạt nhân: A Z A A Z B Z A C Z A 4 D

4

3 3

2 2

1

Độ hụt khối: m o −m= (m A +m B) − (m C +m D) (10)

Th.S Lê Văn Thành-Email: levanthanh@pv-power.vn -ĐT:04.33.52.86.81-0989.345.975 Trang 118

Trang 3

Phân loại và phơng pháp giải nhanh bài tập vật lý Chơng VIII: Vật lý hạt nhân Năng lợng toả ra hay hấp thụ: :∆E= (m0-m) ìc2 (11) Phản ứng toả năng lợng nếu: ∆E>0; phản ứng thu năng lợng nếu ∆E<0

8 Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân:

Xét phản ứng hạt nhân: Z A A Z A B Z A C Z A 4 D

4

3 3

2 2

1

Định luật bảo toàn số khối: A1 +A2 =A3 +A4

Định luật bảo toàn điện tích: Z1 +Z2 =Z3 +Z4

Định luật bảo toàn véc tơ động lợng:

D C B

P +  =  +  ⇔m A vA +m B vB =m C vC +m D vD

Định luật bảo toàn năng lợng toàn phần:

2

)

E d + A+ B = S + C + D

9 Giải bài tập liên quan tới bảo toàn động l ợng và bảo toàn năng l ợng:

B

ớc 1: Viết phơng trình định luật bảo toàn véc tơ động lợng:

D C B

P +  = +  ⇔m A vA +m B vB =m C vC +m D vD (12)

Biểu diễn các véc tơ bằng sơ đồ hình học, từ đó rút ra phơng trình độ lớn của các véc tơ động lợng ta đợc phơng trình (a) (ở đây không viết ra phơng trình này)

B

ớc 2 : Viết phơng trình định luật bảo toàn năng lợng toàn phần:

2

)

Lập mối liên hệ giữa P và E ta đợc phơng trình số (b) (ở đây không viết ra phơng trình này)









=

2

1

mv

E

mv

P









=

2

1

v m m E

mv P









=

⇔

m

P E

mv P

2









=

⇔

m

P E

Em P

2

) 15 (

) 14 (

B

ớc 3: Giải hệ phơng trình (a) và (b).

Phần II: Các dạng bài tập cơ bản

Trang 4

Ví dụ: Ban đầu có 1 kg chất phóng xạ 60Co

27 , chu kỳ bán rã T=5,33 năm

1 Tính Số hạt Coban No ban đầu? Tính số hạt Co còn lại sau 10 năm

2 Sau 15 năm, khối lợng Coban còn lại bao nhiêu?

3 Coban phóng xạ ra hạt β− và biến thành Niken 60Ni

28 , hãy tính số nguyên tử và khối lợng niken đợc tạo thành trong khoảng thời gian 15 năm?

4 Coban phóng xạ ra hạt α và biến thành Mangan 56Mn

25 , hãy tính khối lợng Mangan

đợc tạo thành trong khoảng thời gian 15 năm?

5 Sau bao lâu khối lợng Côban chỉ còn lại 10g?

6 Sau bao lâu khối lợng Coban chỉ còn 62,5g?

7 Sau bao lâu tỉ số khối lợng60Co

27 còn lại và khối lợng Mangan 56Mn

25 tạo thành bằng 15/14

Bài làm

1 Số hạt Coban No ban đầu:

24

23 10,03.10 10

02 , 6 60

1000

o

A

m

Số hạt 60Co

27 còn lại sau 10 năm:

24 10

33 , 5 693 , 0

10 03 ,

=

2 Khối lợng Co còn lại sau 15 năm:

) ( 14 , 0

5 , 33.15 1 , 95

693 , 0 2

ln

kg e

m e

m

o

t

3 Khối lợng 60Ni

28 đợc tạo thành sau 15 năm:

Khối lợng 60Co

27 đã phóng xạ sau 15 năm:

) ( 86 , 0 14 , 0

m m

m= o − = − =

∆

Số hạt 60Co

27 đã phóng xạ bằng số hạt 60Ni

28 tạo thành Ta có:

23

23 86 , 287 10 10

02 , 6 60

=

∆

=

∆

Co Co

A

m N

Khối lợng 60Ni

28 đợc tạo thành (tính theo phơng trình (7b)) là:

) ( 86 , 0 60

60 86 ,

A

A m M

M m

m

Co

Ni Co

Ni

4 Khối lợng 56Mn

25 đợc tạo thành sau 15 năm (tính theo phơng trình (7b)) là:

) ( 803 , 0 60

56 86 , 0

A

A m M

M m m

Co

Mn Co

Mn

5 Giả sử tại thời điểm t Côban chỉ còn lại 10g, ta có:

Từ biểu thức: t

o e m

m= −λ :

⇒ 0 , 01

1000

10 =

=

−

o

t

m

e λ ⇒eλt = 100 ⇒ λt =ln100

Trang 5

⇒ 35 , 41

/ 693 , 0

100 ln 100 ln

=

T

t

6 Giả sử tại thời điểm t Coban chỉ còn 62,5g, ta có

⇒ − = =100062,5 =161

o

t

m

e λ ⇒eλt = 2t/T = 16 ⇒ = 4

T

t ⇒t = 4T = 21 , 32(năm)

7 Giả sử tại thời điểm t tỉ số khối lợng Mangan 56Mn

25 tạo thành và khối lợng 60Co

27 còn lại bằng 14/15

Theo phơng trình (8) ta có:

14

15 ) 1

.(

56

60 )

1 (

=

−

=

−

Mn

t co Mn

Co

e

e e

A

e A m

m

λ

λ λ

λ

1 1

=

−

⇒ −−t t

e

λ λ

5 , 0

=

⇒e−λt ⇒ − λt= ln 0 , 5

33 , 5 33 , 5 693 , 0

693 , 0

5 , 0 ln /

693 , 0

5 , 0 ln 5

, 0

−

=

T

t

Dạng 2: Bài toán tìm chu kỳ phóng xạ

Ví dụ: Máy đếm xung phóng xạ của một chất, trong lần đo thứ nhất đếm đợc ∆N1 hạt phân rã trong khoảng thời gian ∆t Lần đo thứ hai sau lần đo thứ nhất là t, máy đếm

đ-ợc ∆N2 phân rã cũng trong khoảng thời gian ∆t Tìm chu kỳ bán rã của chất phóng xạ

áp dụng số: ∆N1=340; ∆N2=112; t=1ngày.

Bài làm

Gọi N1 là số hạt nguyên tử của chất phóng xạ khi bắt đầu đo ở lần thứ nhất Số phân rã trong 1 phút ở lần đo đầu tiên là: ∆N1 = N1(1−e− λ ∆t)

Gọi N2 là số hạt nguyên tử của chất phóng xạ khi bắt đầu đo ở lần thứ hai Số phân rã trong 1 phút ở lần đo thứ hai là: ∆N2 = N2(1−e− λ ∆t)

t

e e N

N N

N e

N

e N N

λ λ

λ

=

−

=

∆

−

∆

−

∆

−

1

1 2

1

) 1

(

) 1

(

) ln(

693

,

0

2

1

N

N t

T

t

∆

=

2

1

N N

t T

∆

=

áp dụng số: ∆N1=340; ∆N2=112; t=1 ngày, ta đợc:

627 , 0 ) 112

340 ln(

1 693 , 0 ) ln(

693

,

0

2 1

=

∆

=

N N

t T

(ngày)

Dạng 3: Tính tuổi thọ của cổ vật

Ví dụ: Độ phóng xạ của một mẫu tợng gỗ bằng k lần độ phóng xạ của một khúc gỗ cùng

loại mới chặt hạ Tìm tuổi thọ của pho tợng, biết chu kỳ bán rã của C14 là T

áp dụng số: k=0,77; T=5600 năm

Bài làm

Trang 6

Phân loại và phơng pháp giải nhanh bài tập vật lý Chơng VIII: Vật lý hạt nhân Gọi Ho, H lần lợt là độ phóng xạ của khúc gỗ mới chặt và của pho tợng cổ Ta có:

o

t

H

H = − = ⇒e− λt =k ⇒ 0,693t ln(k)

T

t = − =

693 , 0

) 77 , 0 ln(

.

−

=

Dạng 4: Tính độ phóng xạ

Ví dụ: Khối lợng ban đầu của chất phóng xạ A X

Z là mo, với chu kỳ bán rã T

1 Tính độ phóng xạ ban đầu và độ phóng xạ sau t phút

2 Sau bao lâu độ phóng xạ của chất bằng 1/5 độ phóng xạ ban đầu

áp dụng số: A X

11 ; mo=0,248mg; T=62s; t=10 phút

Bài làm

1 Độ phóng xạ ban đầu: (Chú ý khi tính độ phóng xạ thì T, t phải có đơn vị là s)

23

3

10 02 , 6 23

10 248 , 0 62

693 , 0

=

A

o o

A

m N

M

m N

) ( 10 63 , 1 ) ( 10 65

,

Độ phóng xạ sau thời gian t:

) ( 10 63 , 1

10 63 , 1

693 , 0 8 693

, 0

Ci e

e H e

H

o

t

2 Giả sử sau t giây, độ phóng xạ bằng 1/5 độ phóng xạ ban đầu, ta có:

5

1

=

o

t o o

e H

H

5

1 ln

=

−

62 / 693 , 0

) 5 / 1 ln(

/ 693 , 0

) 5 / 1 ln(

s T

⇒

λ

Ví dụ 1: Cho một chùm hạt α có động năng Eα=4MeV bắn vào các hạt nhân nhôm 27Al

13

đứng yên, ngời ta thấy các hạt nơtron sinh ra chuyển động theo phơng vuông góc với

ph-ơng chuyển động của các hạt α

1 Viết phơng trình phản ứng hạt nhân Phản ứng này thu hay toả năng lợng Tính năng lợng toả ra hay thu vào đó

2 Tính động năng En của nơtron và động năng EP của hạt nhân đợc sinh ra sau phản ứng Tính góc tạo bởi phơng chuyển động của hai hạt nhân đó

Cho biết khối lợng của các hạt nhân:

mα =4,0015u; mAl=26,97435u; mX=29,97005u; mn=1,00867u

Bài làm

1 Phơng trình phản ứng hạt nhân: He n A X

Z

+

→

0

27 13

4 2

áp dụng định luật bảo toàn điện tích và bảo toàn số khối ta đợc: Z=15; A=30, hạt nhân sinh ra là 30P

15 Năng lợng của phản ứng:

2 2

2 ( ) ( 4 , 0015 26 , 97435 1 , 00867 29 , 97005 ) )

Trang 7

) ( 672 , 2 )

931 (

00287 , 0 00287

,

2

c

Mev uc

∆

0

<

∆E phản ứng thu năng lợng

B

ớc 1: áp dụng định luật bảo toàn động lợng, ta có:

P n

P

Pα + = + ⇔ Pα + 0 =P n+P P, biểu diễn các véc tơ động lợng

nh hình vẽ, ta đợc : 2 2 2

P

B

ớc 2: áp dụng định luật bảo toàn năng lợng toàn phần, ta có:

2

)

E

Eα + Al+ α + Al = n+ P+ n+ P

Pα

n P

PP

Al ϕ

[( + )−( + )] 2 =0

−

B

ớc 3: Giải hệ phơng trình (1) và (2), thay P2 = 2Em, ta đợc:









=

−

+

=

+

0 )

2

c m m E

E

P

o P

n

P

n

α

⇔







=

∆−

− +

= +

−

0

0 2

2

E E E E

m E m E m E

P n

P P n n

α

α α







=

−

+

= +

−

0 ) 672 ,2 ( 4

0 0015 ,4 4 97005 , 29 00867

,1.

P

n

P n

E

⇔







= +

−

=

−

328 ,1

006 , 16 97005 , 29 00867 ,1.

P n

E E

⇒







=

) ( 560

,0

) ( 768

,0

Mev E

P

n

Tính góc hợp bởi P n và P P: Ta có: 0,22

4 0015 , 4

768 , 0 00867 ,

=

α α α

ϕ

E m

E m P

P

Góc tạo bởi P n và P P là: 90+12,4=102,4o

Ví dụ 2: Hạt nhân 234U

92 đứng yên phát ra hạt α

1 Viết phơng trình phân rã

2 Tính động năng và vận tốc của các hạt sinh ra

Cho biết mU=233,9004u; mTh=229,8837u; mα=4,00151u

Bài làm

1 Phơng trình phân rã: U He 230Th

90

4 2

234

2 Tính năng lợng toả ra dới dạng động năng của các hạt:

B

ớc 1: áp dụng định luật bảo toàn động lợng, ta có:

Th

P = α + ⇔ 0 =Pα +P Th, biểu diễn các véc tơ động lợng nh hình vẽ, ta đợc:

Th

P

Pα = ⇔ 2 2

Th

P

Trang 8

B

ớc 2: áp dụng định luật bảo toàn năng lợng toàn phần, ta có:

2

2 E E (m m )c

c

m

E U + U = α + th + α + Th (2)

B

ớc 3: Giải hệ phơng trình (1) và (2), thay P2 = 2Em, ta đợc:









=

−

− +

=

−

0 ) (

0

2

c m m E

E

P

o Th

Th

α

⇔







=

−

− +

=

−

0 ) (

0 2

2

c m m m E E

m E m E

Th U

Th

Th Th

α α







=

−

− +

=

−

0 )

8837 , 229 00151 ,4 9004 , 133 (

0 8837 , 229 00151

,4

2

uc E

E

E E

Th

α

⇔







=

− +

=

−

0 142 , 14

0 8837 , 229 00151

,4

Th

E E

α α







=

) (

900

,

13

) (

242

,0

Mev E

Mev

ETh

α

Vận tốc của các hạt sinh ra:

) / ( 10 694 , 6 10

66055 , 1 00151 , 4

10 6 , 1 10 900 , 13 2

27

19 6

s m m

E

α

α α

) / ( 10 002 , 0 10

66055 , 1 8837 , 229

10 6 , 1 10 242 , 0 2

27

19 6

s m m

E v

Th

Ví dụ 3: Dùng một prôtôn có động năng E H =5,58Mev bắn phá hạt nhân 23Na

11 đứng yên sinh ra hạt α và hạt nhân X

1 Viết phơng trình phản ứng

2 Phản ứng trên toả hay thu năng lợng? Tính năng lợng đó?

3 Biết động năng của các hạt α là Eα=6,6Mev Tính động năng của hạt nhân X

4 Tính góc tạo bởi phơng của hạt α và hạt proton

Cho biết mH=1,0073u; mNa=22,9850u; mX=19,9869u; mα=4,0015u; 1u=931Mev/c2

Bài làm

1 Phơng trình phản ứng: H Na He 20 Ne

10

4 2

23 11

1

2 Năng lợng của phản ứng:

) ( 6309 , 3 931 0039 , 0

0039 , 0 )

∆

E

∆ >0, phản ứng toả năng lợng

3 áp dụng định luật bảo toàn năng lợng toàn phần, ta có:

2

c m E

E H + Na + o = α + Ne+ ⇒ E Ne =E H +E Na −Eα + (m o−m)c2 =E H + 0 −Eα + ∆E

) ( 6109 , 2 6309 , 3 6 , 6 58 ,

⇒

Trang 9

4 Giả sử góc tạo bởi giữa Pαvà P H là ϕ nh hình vẽ áp

dụng hệ số cos trong tam giác và biểu thức P2 = 2Em ta đợc:

2 2

2 P H 2P .P H cos P Ne

Pα + − α ϕ=

H H

Ne Ne H

H H

Ne H

m E m E

m E m E m E P

P

P P P

2 2 2

2 2

2

2 cos

2 2 2

α α

α α α

α

ϕ Na

Ne

P

PH

α

P

796 , 0 007

, 1 58 , 5 0015 , 4 6 , 6 2

9869 , 19 6109 , 2 007 , 1 58 , 5 0015 , 4 6 , 6

2

H H

Ne Ne H H

m E m E

m E m E m E

α α

ϕ

o

75 , 142

=

⇒ ϕ

Ví dụ 4: Hạt nhân phóng xạ 230U

90 đứng yên phát ra hạt α theo phơng trình phân rã: 91

, 4

4

2

230

90 U → He+A X +

Z Năng lợng toả ra của phản ứng dới dạng động năng của các hạt Tính động năng của các hạt đợc sinh ra sau phản ứng? (Xem khối lợng hạt nhân lấy gần

đúng bằng số khối tính theo đơn vị u)

Bài làm

B

ớc1 : áp dụng định luật bảo toàn động lợng, ta có:

0

= +

P ⇒P He = −P X ⇒P He =P X (1)

B

ớc 2: Năng lợng phản ứng toả ra dới dạng động năng của các hạt nên:

X

E

E= +

B

ớc 3: Thay biểu thức P2 = 2Em vào (1) và (2) ta đợc hệ:







=

+

=

91 ,4

2

X

He

X

He

E

P







= +

=

−

⇔

91 ,4

0 2

2

X He

X X He He

E E

m E m E







= +

=

−

⇔

91 ,4

0 226 2 4 2

X He

E E







=

⇔

Mev E

He

X

085 ,0

825 ,4

Cách làm nhanh đối với bài toán tắc nghiệm: Chỉ cần viết hệ phơng trình ở bớc 3:







=

+

=

?

2

X

He

X

He

E

P

, sau đó giải hệ phơng trình này

Ví dụ 1: Hạt nhân U(234) phóng xạ α biến thành hạt nhân Th(230), biết năng lợng liên kết riêng của U(234) là:7,63MeV, của Th(230) là: 7,7MeV, của hạt α là: 7,1MeV Năng l-ợng phân rã toả ra là:

A -13,98 MeV B 7,17 MeV C -54,69 MeV D 42,82MeV

Bài làm

Phơng trình phân hạch: U He 230Th

90

4 2

234

Ta có năng lợng nghỉ của mỗi hạt nhân là: EU=∆EU.AU=7,36.234=1692,8MeV

Tơng tự, ta có: ETh=1771MeV; Eα=28,4MeV Vậy năng lợng mà phản ứng tỏa ra là:

Trang 10

) ( 98 , 13 ) 4 , 28 1771 ( 8 , 1692 )

E

13,98MeV

Ví dụ 2: Cho phản úng hạt nhân: D + T→α +n : biết độ hụt khối của các hạt nhân D, T,α lần lợt là: ∆mD=0,0024u, ∆mT= 0,0087u, ∆mα = 0,0305u, 1uc2 = 931MeV Phản ứng này toả hay thu bao nhiêu năng lợng? Chọn kết quả đúng?

A Toả năng lợng 921MeV B Toả năng lợng 18,0614MeV

C Thu năng lợng 18,0614MeV D Thu năng lợng 957,2MeV

Bài làm

Kiến thức cơ bản:

Xét phản ứng: A B C A D

Z

A Z

A

3 3 2

2 1

1 + → + Ta đi chứng minh độ hụt khối:

) (

)

Thật vậy:









− +

=

∆

− +

=

∆

B n p

B

A n p

A

m m N m

Z

m

m m N m

Z

m

) (

2 2

1 1

) (

)

B

∆









− +

=

∆

− +

=

∆

D n p

D

C n p

C

m m N m

Z

m

m m N m

Z

m

) (

4 4

3 3

) (

)

D

∆

Lấy (3)-(2) và chú ý rằng







+

= +

+

= +

4 3 2 1

Z Z Z Z

N N N N

ta đợc: (∆m C +∆m D)−(∆m A+∆m B)=

=[(Z1+Z2)m P +(N1+N2)m n +(m A +m B)] [− (Z3 +Z4)m P +(N3+N4)m n +(m C +m D)]

) (

0

) (

)

D C B

A D

C B

A

D C B

A n

P

m m m

m m

m

m m m

m m N N N

N m Z Z Z

Z

+

− +

= +

− + +

+

=

+

− + + +

−

+

=

⇒ ĐPCM

á

p dụng:

Năng lợng phản ứng tỏa ra là:

=

∆

=

∆E mc2 ( m C m D) ( m A m B)c2

[(0,0024+0,0087)−(0,0305+0)]uc2 =−0,0194.931=−18,0614MeV

Kết luận: Phản ứng thu năng lợng 18,0614MeV

Ví dụ 3: Một tàu phá băng nguyên tử có công suất lò phản ứng P = 18 MW Nhiên liệu là

Urani đã làm giàu chứa 25% U235 Cho biết một hạt nhân U235 phân hạch toả ra năng lợng q = 200 MeV

1 Tìm khối lợng nhiên liệu cần để tàu hoạt động liên tục trong 60 ngày

2 Tìm khối lợng dầu cần thiết để thay thế lợng nhiên liêu U235 trên, nếu hiệu suất khi

sử dụng dầu hỏa là 40% Biết năng suất toả nhiệt của dầu là C=3.107J/kg

A 4,55 kg; 5210T B 4,55 kg; 7776T C 3,84 kg; 7776T D 3,84 kg; 5210T

Bài làm

Định dạng
Số trang	11
Dung lượng	451,5 KB

Tiêu đề	Vật lý hạt nhân
Tác giả	Lê Văn Thành
Chuyên ngành	Vật lý
Thể loại	Tài liệu