Tìm lượng toả phản ứng phân hạch, nhiệt hạch biết khối lượng tính lượng cho nhà máy hạt nhân lượng thay a.Phương pháp: - Lưu ý phản ứng nhiệt hạch hay phản ứng phân hạch phản ứng tỏa lượng - Cho khối lượng hạt nhân trước sau phản ứng : M0 M Tìm lượng toả xảy phản ứng: Năng lượng toả : ∆E = ( M0 – M ).c2 MeV -Suy lượng toả m gam phân hạch (hay nhiệt hạch ) : E = Q.N = m N A A Q MeV b Bài tập: 235 92 95 42 139 57 Bài 1: U + n → Mo + La +2 n + 7e- phản ứng phân hạch Urani 235 Biết khối lượng hạt nhân : mU = 234,99 u ; mMo = 94,88 u ; mLa = 138,87 u ; mn = 1,0087 u.Cho suất toả nhiệt xăng 46.106 J/kg Khối lượng xăng cần dùng để toả lượng tương đương với 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 gam vật chất U : m N A A 6,02.10 23 = 2,5617.10 21 235 mMo = 94,88 u N = = hạt mLa = 138,87 u Năng lượng toả giải phóng hoàn toàn hạt nhân 235 U mn = 1,0087 u phân hạch là: ∆E = ( M0 – 2 M ).c = ( mU + mn – mMo– mLa – 2mn ).c = 215,3403 MeV q = 46.106 J/kg Năng lượng gam U phản ứng phân hạch : E = ∆E.N = 5,5164.1023 MeV = 5,5164.1023 1,6.10 –3 J = 8,8262 J Khối lượng xăng m? Khối lượng xăng cần dùng để có lượng tương đương Q = E => = m Q 6.10 ≈ 1919 D + 1T → He + kg ⇒ Chọn đáp án D X Bài : Cho phản ứng hạt nhân: Lấy độ hụt khối hạt nhân T, hạt nhân D, hạt nhân He 0,009106 u; 0,002491 u; 0,030382 u 1u = 931,5 MeV/c2 Năng lượng tỏa phản ứng xấp xỉ : A 15,017 MeV B 17,498 MeV MeV Tóm tắt ∆T= 0,009106 u tính theo ∆D= 0,002491 u ∆He = 0,030382 u sau phản ứng 1u = 931,5 MeV/c ∆E ? + ΔmT ).c2 = 17,498 MeV C 21,076 MeV D 200,025 Giải Đây phản ứng nhiệt hạch toả lượng độ hụt khối chất ⇒ Phải xác định đầy đủ độ hụt khối chất trước 0n Hạt nhân X ≡ nơtron nên có Δm = ∆E = ( ∑ Δm sau – ∑ Δm trước)c2 = (ΔmHe + Δmn – ΔmH ⇒ Chọn đáp án : B Bài 3: Tìm lượng tỏa hạt nhân 234 92 U phóng xạ tia α tạo thành 230 90 Th đồng vị Thôri Cho lượng liên kết riêng hạt α 7,1 MeV, 234 U 7,63 MeV, 230Th 7,7 MeV A 10,82 MeV B 13,98 MeV C 11,51 MeV D 17,24 MeV Tóm tắt Giải Wrα = 7,1 MeV Đây toán tính lượng toả phân rã WrU = 7,63 MeV phóng xạ biết Wlk hạt nhân phản ứng WrTh = 7,7 MeV Nên phải xác định Wlk từ kiện Wlk riêng đề ∆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 ⇒ Chọn đáp án : B Bài 4: Cho phản ứng hạt nhân sau: H H + 12H → 24 He+ 01n + 3,25 MeV ∆m D = 0,0024u 1u = 931MeV / c A 7,7188 MeV D 7,7188 eV Tóm tắt: Biết độ hụt khối He Năng lượng liên kết hạt nhân B 77,188 MeV C 771,88 MeV Giải ∆mD = 0,0024u 1u = 931MeV / c H + 12H → 24 He+ 01n + 3,25 MeV Năng lượng tỏa phản ứng: Wlkα ∆E = ( ∑ Δm sau – ∑ Δm trước)c2 = Wlksau – 2∆mDc2 ⇒Wlkα = ∆E +2∆mDc2 = 7,7188MeVChọn đáp án A → Bài 5: cho phản ứng hạt nhân: T + D He + X +17,6MeV Tính lượng toả từ phản ứng tổng hợp 2g Hêli A 52,976.1023 MeV B 5,2976.1023 MeV C 2,012.1023 MeV D.2,012.1024 MeV Giải: 2.6,023.10 23 m.N A A - Số nguyên tử hêli có 2g hêli: N = = = 3,01.1023 - Năng lượng toả gấp N lần lượng phản ứng nhiệt hạch: E = N.Q = 3,01.1023.17,6 = 52,976.1023 MeV ⇒ Chọn đáp án A Bài Cho phản ứng: H + H → He + n + 17,6 MeV Tính lượng tỏa tổng hợp gam khí heli Giải Ta có: W = m A NA ∆W = 6,02.1023.17,6.1,6.10-13 = 4,24.1011 (J) Bài Cho phản ứng hạt nhân: T + D → He + X Cho độ hụt khối hạt nhân T, D He 0,009106 u; 0,002491 u; 0,030382 u 1u = 931,5 MeV/c2 Tính lượng tỏa phản ứng 1 Giải Phương trình phản ứng: T + D → He + n Vì hạt nơtron n độ hụt khối nên ta có lượng tỏa là: ∆W = (∆mHe – ∆mT – ∆mD)c2 = 17,498 MeV Bài Cho phản ứng hạt nhân Cl + X → n + Ar Hãy cho biết phản ứng 37 17 37 18 tỏa lượng hay thu lượng Xác định lượng tỏa thu vào Biết khối lượng hạt nhân: mAr = 36,956889 u; m Cl = 36,956563 u; mp = -27 1,007276 u; mn = 1,008665 u; u = 1,6605.10 kg; c = 3.108 m/s Giải Phương trình phản ứng: 37 17 Cl + p → 1 + 37 18 Ar Ta có: m0 = mCl + mp = 37,963839u; m = mn + mAr = 37,965554u Vì m0 < m nên phản ứng thu lượng Năng lượng thu vào: W = (m – m0).c2 = (37,965554 – 37,963839).1,6605.10-27.(3.108)2 = 2,56298.10-13 J = 1,602 MeV Bài Cho phản ứng hạt nhân Be + H → He + Li Hãy cho biết phản 1 ứng tỏa lượng hay thu lượng Xác định lượng tỏa 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: m0 = mBe + mp = 10,02002u; m = mX + MLi = 10,01773u Vì m0 > m nên phản ứng tỏa lượng; lượng tỏa ra: W = (m – m).c2 = (10,02002 – 10,01773).931 = 2,132MeV Bài 10: Chất phóng xạ 210 84 Po phát tia α biến thành mPb = 205,9744 u mPo = 209,9828 u mα = 4, 0026 u hạt , hạt nhân Po phân rã Đáp án: 5,4 MeV , 206 82 Pb Biết khối lượng Tính lượng tỏa T + 21 D → 42 He + AZ X + 17,6MeV Bài 11: cho phản ứng hạt nhân: Hãy xác định tên hạt nhân X (số A, số Z tên) tính lượng toả tổng hợp mol He từ phản ứng Cho số Avôgađrô: NA = 6,02x1023 mol-1 Giải : Áp dụng định luật bào toàn số khối diện tích ta có: Vậy hạt X hạt nơtron n 3 + = + A A = ⇒  11 = + Z Z = E = N A 17.6 = 105.95x10 23 MeV 37 17 Cl + X → n + 37 18 Ar Bài 12: Cho phản ứng hạt nhân: 1) Viết phương trình phản ứng đầy đủ Xác định tên hạt nhân X 2) Phản ứng tỏa hay thu lượng Tính lượng tỏa (hay thu) đơn vị MeV Cho m X = 1,0073u;1u = 931 m Cl = 36,9566u; m Ar = 36,9569u; m n = 1,0087u; 37 17 MeV c2 Cl + AZ X → 01 n + 37 18 Ar Giải 12: 1) Phản ứng hạt nhân: Định luật bảo toàn số khối: 37 + A = + 37 => A = Định luật bảo toàn điện tích: 17 + Z = + 18 => Z = Vậy X = 11 H (Hiđrô) 37 17 Cl + 11 H → 01 n + 37 18 Ar 2) Năng lượng phản ứng: Tổng khối lượng phản ứng M1 M2 hạt trước sau M1 = m Cl + m H = 37,9639u M = m n + m Ar = 37,9656u Ta thấy M1 < M ∆E = (M2 − M1 )c Thay số => phản ứng thu lượng , Năng lượng thu vào ∆E = 0, 0017uc2 = 0, 0017 × 931MeV ≈ 1,58MeV