Giải bài 3 trang 203 – Bài 39 - SGK môn Vật lý lớp 12
Trên một số sao người ta tìm thấy các hạt nhân cacbon có vai trò xuất phát điểm của một chuỗi phản ứng tổng hợp (được gọi là chu trình CNO). Hãy hoàn chỉnh các phản ứng đó.
\( \begin{align} & 1._{5}^{12}C+?\to _{7}^{13}N \\ & 2._{7}^{13}N\to _{6}^{13}C+? \\ & 3._{6}^{13}C+?\to _{7}^{14}N \\ & 4._{7}^{14}N+?\to _{8}^{15}O \\ & 5._{8}^{15}O\to _{7}^{15}N+? \\ & 6._{7}^{15}N+_{1}^{1}H\to _{6}^{12}C+? \\ \end{align} \)
\(1._{5}^{12}C+_{Z}^{A}X\to _{7}^{13}N\)
Áp dụng định luật bảo toàn điện tích và bảo toàn số khối:
\( \begin{align} & 12+A=13\Rightarrow A=1 \\ & 6+Z=7\Rightarrow Z=1 \\ \end{align} \)
Vây, \(_{Z}^{A}X=_{1}^{1}H\)
Phản ứng hoàn chỉnh: \(_{5}^{12}C+_{1}^{1}H\to _{7}^{13}N\)
\(2._{7}^{13}N\to _{6}^{13}C+_{Z}^{A}X\)
Áp dụng định luật bảo toàn điện tích và bảo toàn số khối:
\( \begin{align} & 13=13+A\Rightarrow A=0\\ & 7=6+Z\Rightarrow Z=1 \\ \end{align} \)
Vậy \(_{Z}^{A}X=_{+1}^{0}e\)
Phản ứng hoàn chỉnh: \(_{7}^{13}N\to _{6}^{13}C+_{+1}^{0}e\)
\(3._{6}^{13}C+_{Z}^{A}X\to _{7}^{14}N\)
Áp dụng định luật bảo toàn điện tích và bảo toàn số khối:
\( \begin{align} & 13+A=14\Rightarrow A=1 \\ & 6+Z=7\Rightarrow Z=1 \\ \end{align} \)
Vậy, \(_{Z}^{A}X=_{1}^{1}H\)
Phản ứng hoàn chỉnh: \(_{6}^{13}C+_{1}^{1}H\to _{7}^{14}N\)
\(4._{7}^{14}N+_{Z}^{A}X\to _{8}^{15}O\)
Áp dụng định luật bảo toàn điện tích và bảo toàn số khối:
\( \begin{align} & 14+A=15\Rightarrow A=1 \\ & 7+Z=8\Rightarrow Z=1 \\ \end{align} \)
Vậy, \(_{Z}^{A}X=_{1}^{1}H\)
Phản ứng hoàn chỉnh: \(_{7}^{14}N+_{1}^{1}H\to _{8}^{15}O\)
\( 5._{8}^{15}O\to _{7}^{15}N+_{Z}^{A}X\)
Áp dụng định luật bảo toàn điện tích và bảo toàn số khối:
\( \begin{align} & 15=15+A\Rightarrow A=0\\ & 8=7+Z\Rightarrow Z=1 \\ \end{align} \)
Vậy \(_{Z}^{A}X=_{+1}^{0}e\)
Phản ứng hoàn chỉnh: \( 5._{8}^{15}O\to _{7}^{15}N+_{+1}^{0}e\)
\(6._{7}^{15}N+_{1}^{1}H\to _{6}^{12}C+_{Z}^{A}X\)
Áp dụng định luật bảo toàn điện tích và bảo toàn số khối:
\( \begin{align} & 15+1=12+A\Rightarrow A=4\\ & 7+1=6+Z\Rightarrow Z=2\\ \end{align} \)
Vậy \(_{Z}^{A}X=_{2}^{4}He\)
Phản ứng hoàn chỉnh: \(_{7}^{15}N+_{1}^{1}H\to _{6}^{12}C+_{2}^{4}He\)
Ghi nhớ:
- Phản ứng nhiệt hạch là quá trình trong đó hai hay nhiều hạt nhân nhẹ hợp lại thành một hạt nhân nặng hơn.
- Thực tế chỉ quan tâm đến phản ứng nhiệt hạch tạo nên heli:
\( \begin{align} & _{1}^{1}H+_{1}^{2}H\to _{2}^{3}He \\ & _{1}^{2}H+_{1}^{2}H\to _{2}^{4}He \\ & _{1}^{2}H+_{1}^{3}H\to _{2}^{4}He+_{0}^{1}n \\ \end{align} \)
- Điều kiện thực hiện phản ứng nhiệt hạch:
Nhiệt độ cao (\(50 ÷ 100\) triệu độ).
- Năng lượng nhiệt hạch là nguồn gốc năng lượng của hầu hết các sao.
- Năng lượng nhiệt hạch trên Trái Đất, với những ưu việt không gây ô nhiễm (sạch) và nguyên liệu dồi dào sẽ là nguồn năng lượng của thế kỉ XXI.