dạng 26 năng lượng trong phản ứng hạt nhân

Năng lượng tỏa ra của một phản ứng hạt nhân24 trên là A... Biết công suất phát điện là 500 MW và hiệu suất chuyển hóa năng lượng hạt nhân thành điện năng là 20%.. Coi toàn bộ năng lượng

DẠNG 26 NĂNG LƯỢNG TRONG PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

Xét phản ứng hạt nhân: 1 2 3 4

3

A

Z

- Năng lượng phản ứng hạt nhân W được tính qua các công thức sau:

 tr s 2

 m s m c tr 2 W Lk s  W Lk tr 

     

K K

Trong đó: m tr,m W tr, Lk tr ,K tr lần lượt là tổng khối lượng, độ hụt khối, năng lượng liên kết, động năng

các hạt nhân trước phản ứng

 

m m W K lần lượt là tổng khối lượng, độ hụt khối, năng lượng liên kết, động năng các hạt nhân sau phản ứng

- Phản ứng thu, tỏa năng lượng: 0

0





Chú ý: Số hạt nhân trong m g chất được xác định theo công thức:   N m N A

M



Ví dụ 1 (THPT QG 2017): Trong một phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng nghỉ của các hạt trước

phản ứng là 37,9638u và tổng khổi lượng nghỉ các hạt sau phản ứng là 37,9656 u Phản ứng hạt nhân này

A thu năng lượng 16,8 MeV B thu năng lượng 1,68 MeV.

C tỏa năng lượng 16,8 MeV D tỏa năng lượng 1,68 MeV.

Hướng dẫn giải

Ta có: W m tr  m c s 2 37.9638 37,9656 931,5  1,6767MeV

W  MeV  nên phản ứng hạt nhân thu năng lượng 1,68 MeV

Đáp án B.

Ví dụ 2 (THPT QG 2017): Cho phản ứng hạt nhân 11H73Li42 He X Năng lượng tỏa ra khi tổng hợp được 1 mol heli theo phản ứng này là 5,2.10 MeV Năng lượng tỏa ra của một phản ứng hạt nhân24

trên là

A 69,2 MeV B 34,6 MeV C 17,3MeV D 51,9 MeV

Hướng dẫn giải

Phương trình phản ứng: 11H73 Li42 He24He

Số hạt heli đã tổng hợp: N  He 6,02.1023 hạt

Số phản ứng đã thực hiện: 3,01.1023

2He

pö

N

Năng lượng tỏa ra của một phản ứng là: 17,28

pu

Q

N

Đáp án C

Ví dụ 3 (THPT QG 2017): Giả sử, một nhà máy điện hạt nhân dùng nhiên liệu urani 23592 U Biết công

suất phát điện là 500 MW và hiệu suất chuyển hóa năng lượng hạt nhân thành điện năng là 20% Cho

rằng khi một hạt nhân urani 23592 U phân hạch thì tỏa ra năng lượng là 3,2.10 11J Nếu nhà máy hoạt động liên tục thì lượng urani 23592 U mà nhà máy cần dùng trong 365 ngày là

Hướng dẫn giải

Đổi t 365 ngày 365.24.3600 s

Năng lượng điện lò sản xuất được trong 365 ngày là:

 

500.10 365.24.3600 1,5768.10

ñ

Hiệu suất Q ñ

H

Q



 năng lượng U cần phân hạch là: 1,5768.1016 3,884.1016 

0,2

ñ

Q

H

Mỗi hạt phân hạch cho năng lượng là W 3,2.10 11J

 , do đó số hạt phân hạch để tạo Q ở trên là:

27

2,46375.10

Q

N

W

23

2,46375.10

6,02.10

A

N

N

Đáp án A.

Ví dụ 4 (THPT QG 2016): Giả sử ở một ngôi sao, sau khi chuyển hóa toàn bộ hạt nhân hiđrô thành hạt

nhân 42He thì ngôi sao lúc này chỉ có 4

2He với khối lượng 4,6.10 kg Tiếp theo đó, 32 4

2He chuyển hóa

thành hạt nhân 126 C thông qua quá trình tổng hợp 4 4 4 12

2He2 He2 He6 C7,27 MeV Coi toàn bộ năng lượng tỏa ra từ quá trình tổng hợp này đều được phát ra với công suất trung bình là 5,3.1030W Cho biết:

1 năm bằng 365,25 ngày, khối lượng mol của 42He là 4 / g mol , số A-vô-ga-đrô N A 6,02.1023mol 1

19

1eV 1,6.10 J

 Thời gian để chuyển hóa hết 42He ở ngôi sao này thành 12

6 C vào khoảng

Hướng dẫn giải

Số hạt He trước khi chuyển hóa: N He m N A

M



Mỗi phản ứng cần 3 hạt He  số phản ứng cần chuyển hóa:

3He

Pu

N

N 

Năng lượng tỏa ra khi chuyển hóa hết là Q N Pu.7,27MeV

Thời gian chuyển hóa là:

 

15 30

4,6.10 10 6,02.10 7,27.1,6.10

5,3.10

Q

P



Đáp án D.

Tài liệu được chia sẻ bởi Website VnTeach.Com

https://www.vnteach.com