Trả lời câu hỏi C1 trang 288 - Bài 57 - SGK môn Vật lý lớp 12 nâng cao
Hãy tính năng lượng tỏa ra khi 1kg Heli được tạo thành theo phản ứng (57.2), cho biết \(m_{\alpha}=4,0015u\). Hãy so sánh với năng lượng tỏa ra khi 1kg \(^{235}U\) bị phân hạch.
\(^3_1H+^2_1H\rightarrow^4_2He+^1_0n+17,5MeV\) (57.2)
Xét phản ứng nhiệt hạch \(^3_1H+^2_1H\rightarrow^4_2He+^1_0n+17,5MeV\)
* Cứ 1 hạt nhân Heli được tạo thành từ phản ứng thì tỏa ra năng lượng là 17,5MeV.
* 1kg Heli gồm có số hạt là:
\(N=\dfrac{m}{A}N_A \Rightarrow N=\dfrac{1000}{4}.6,022.10^{23}=1,5.10^{26}\) (nguyên tử Heli)
Năng lượng tỏa ra khi 1kg Heli được tạo thành:
\(E_{He}=1,5.10^{26}.17,5.1,6.10^{-13}=4,22.10^{14}\left(J\right)\)
* 1 hạt nhân Urani phân hạch tạo thành năng lượng 200MeV
1kg Urani phân hạch tạo ra năng lượng là:
\(E_U=200N_U\)\(=200MeV.\dfrac{m_U}{A_U}N_A\)\(=200.1,6.10^{-13}\dfrac{1000}{235}.6,022.10^{23}=8,2.10^{13}(J)\)
Vậy 1kg Heli được tạo thành từ phản ứng nhiệt hạch tỏa ra lớn gấp 5 lần năng lượng tỏa ra khi 1kg Urani bị phân hạch hoàn toàn.
GHI NHỚ:
* Phản ứng nhiệt hạch là phản ứng kết hợp hai hạt nhân nhẹ thành hạt nhân nặng hơn; phản ứng nhiệt hạch là phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng.
* Điều kiện xảy ra phản ứng nhiệt hạch: Nhiệt độ của phản ứng lên tới \(10^8K\), mật độ hạt nhân đủ lớn, thời gian duy trì nhiệt độ \(10^8K\) đủ dài: \(n\Delta t\ge10^{14}\frac{s}{cm^3}\)