- Khối lƣợng cỏc hạt phả đổi ra kg
Dạng 4: Xỏc định phản ứng hạt nhõn tỏa hoặc thu năng lƣợng a.Phƣơng phỏp:
a.Phƣơng phỏp:
- Xột phản ứng hạt nhõn : A + B → C + D .
- Khi đú : + M0 = mA + mB là tổng khối lượng nghỉ của cỏc hạt nhõn trước phản ứng . + M = mC + mD là tổng khối lượng nghỉ của cỏc hạt nhõn sau phản ứng . - Ta cú năng lượng của phản ứng được xỏc định : E = ( M0 – M)c2
+ nếu M0 > M E > 0 : phản ứng toả nhiệt . + nếu M0 < M E < 0 : phản ứng thu nhiệt .
b. Bài tập:
Bài 1 :Thực hiện phản ứng hạt nhõn sau : 23
11Na + 21D → 4
2He + 2010Ne . Biết mNa = 22,9327 u ; mHe = 4,0015 u ; mNe = 19,9870 u ; mD = 1,0073 u. Phản ỳng trờn toả hay thu một năng lƣợng bằng bao nhiờu J ?
A.thu 2,2375 MeV B. toả 2,3275 MeV. C.thu 2,3275 MeV D. toả 2,2375 MeV
Giải:Ta cú năng lƣợng của phản ứng hạt nhõn trờn là :
E = ( M0 – M ).c2 = ( mNa + mD ─ mNe ─ mHe )c2 = 2,3275 MeV> 0 đõy là phản ứng toả năng lƣợng . Chọn B.
Bài 2 : Cho phản ứng hạt nhõn: 1737Cl11H1837Ar01n phản ứng trờn tỏa hay thu bao nhiờu năng lƣợng? Biết mCl = 36,956563u, mH = 1,007276u, mAr =36,956889u, 1u = 931MeV/c2
Túm tắt Giải:
Xỏc định phản ứng Tớnh E
tỏa hay thu năng lƣợng E= ( mCl + mH – mAr – mn ) 931= -1,6 MeV mCl = 36,956563u Phản ứng thu năng lƣợng 1,6MeV mH = 1,007276u, mAr =36,956889u
1u = 931MeV/c2. .E ?
Bài 3 : Đồng vị Pụlụni 210
84Po là chất phúng xạ và tạo thành chỡ (Pb).
Giả thiết ban đầu hạt nhõn Pụlụni đứng yờn. Cho mPo = 209,9828u; mHe =4,0015u; mPb = 205,9744u; 1u 931 MeV2 c . Giải : 1) Phƣơng trỡnh: 21084Po 42HeAZX trong đú Z = 84 - 2 = 82; A = 210 -4 =206 X :20682Pb Phƣơng trỡnh phản ứng: 210Po4He206Pb 84 2 82 Hạt nhõn 206 82Pb cú 82 prụtụn và 206 -82 = 124 nơtrụn. 2) Năng lƣợng tỏa ra trong mỗi phản ứng:
E (Mo0M)C2209,9828 4,0015 205,9744)x931MeV Mà E KKPbKKPb6,24MeV Mà E KKPbKKPb6,24MeV Ap dụng định luật bảo tồn động lƣợng: Pb Pb mPb Pb O m V m V V V m (1) Hay 2 2 Pb Pb Pb Pb m m 1 1 K m V m V K 2 2 m m = 51,5KPb (2) Từ (1) và (2) => KPb = 0,12MeV, K 6,12MeV Bài 4 : Cho phản ứng hạt nhõn: 37 37 17Cl X n 18Ar
1) Viết phƣơng trỡnh phản ứng đầy đủ. Xỏc định tờn hạt nhõn X.
2) Phản ứng tỏa hay thu năng lƣợng. Tớnh năng lƣợng tỏa (hay thu) ra đơn vị MeV.
Cho mCl 36,9566u;mAr 36,9569u;mn 1,0087u; mX1,0073u;1u 931 MeV2 c
Giải :
1) Phản ứng hạt nhõn: 37 A 1 37 17Cl ZX 0n 18Ar
Định luật bảo tồn số khối: 37 + A = 1 + 37 => A = 1 Định luật bảo tồn điện tớch: 17 + Z = 0 + 18 => Z = 1 Vậy 1
1
X H (Hiđrụ) 37 1 1 37 17Cl 1H 0n 18Ar
2) Năng lƣợng phản ứng: Tổng khối lƣợng M1và M2của hạt trƣớc và sau phản ứng là 1 Cl H M m m 37,9639u 2 n Ar M m m 37,9656u
Ta thấy M1 M2 => phản ứng thu năng lƣợng ; Năng lƣợng thu vào 2 2 1 E (M M )c
Thay số E 0,0017uc20,0017 931MeV 1,58MeV (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bài 5:. Bắn hạt vào hạt nhõn 147N thỡ hạt nhõn ụxy và hạt prụtụn sau phản ứng. Viết phƣơng trỡnh của phản ứng và cho biết phản ứng là phản ứng tỏa hay thu năng lƣợng? Tớnh năng lƣợng tỏa ra (hay thu vào) và hĩy cho biết nếu là năng lƣợng tỏa ra thỡ dƣới dạng nào, nếu là năng lƣợng thu thỡ lấy từ đõu? Khối lƣợng của cỏc hạt nhõn:
N
m 4, 0015u; m 13,9992u; 2
O P
m 16,9947u; m 1, 0073u;1u931MeV / c .
Giải .
Phƣơng trỡnh phản ứng: 42He147N178O11H
m mHemNmOmH
m = (4,0015 + 13,9992 – 16,9947 – 1,0073)u = -1,3 x 103 u< 0 m < 0
phản ứng thu năng lƣợng.Năng lƣợng thu vào là: E m c2 1,3x10 x9,31 1,2103MeV3 . Năng lƣợng thu vào lấy từ động năng của hạt đạn .
Bài 6(ĐH-2011) : Giả sử trong một phản ứng hạt nhõn, tổng khối lƣợng của cỏc hạt trƣớc phản ứng nhỏ hơn tổng khối lƣợng của cỏc hạt sau phản ứng là 0,02 u. Phản ứng hạt nhõn này
A. tỏa năng lƣợng 1,863 MeV. B. tỏa năng lƣợng 18,63 MeV. C. thu năng lƣợng 1,863 MeV. D. thu năng lƣợng 18,63 MeV.
Giải : m0 < m : phản ứng thu năng lƣợng. Năng lƣợng phản ứng thu vào :W = ( m – m0 ).c2|= 0,02.931,5 = 18,63MeV
Bài 7: Năng lƣợng tỏa ra của 10g nhiờn liệu trong phản ứng 1: 12H +13H →24He+ 01n+17,6MeV là E1 và của 10g nhiờn liệu trong phản ứng 2: 01n+ 23592U → 13954Xe+ 3895Sr+201n +210 MeV là E2.Ta cú:
A. E1>E2 B. E1= 4E2 C. E1=12E2 D. E1 = E2
Giải: Giả sử khối lƣợng của một nuclon xấp xỉ m0 (g)
Trong phản ứng 1: cứ 5 nuclon m1 = 5m0 tham gia phản ứng thỡ năng lƣợng tỏa ra là 17,6 (MeV) -> Trong m(g) tham gia phản ứng thỡ năng lƣợng tỏa ra là E1 =
0 5m
m
17,6 (MeV) (1)
Trong phản ứng 2: cứ 236 nuclon m2 = 236 m0) tham gia phản ứng thỡ năng lƣợng tỏa ra là 210 (MeV) ->Trong m(g) tham gia phản ứng thỡ năng lƣợng tỏa ra là E2 =
0 236m m 210 (MeV) (2) Từ (1) và (2) : 2 1 E E = 5 . 210 236 . 6 , 17 = 3,9558 4 => E1 = 4E2 Chọn B
Bài 8. Nhà mỏy điện nguyờn tử dựng U235 cú cụng suất 600MW hoạt động liờn tục trong 1 năm. Cho biết 1 hạt nhõn bị
phân hạch toả ra năng l-ợng trung bình là 200MeV , hiệu suất nhà máy là 20% . a/ Tính l-ợng nhiên liệu cần cung cấp cho nhà máy trong 1 năm ?
b/ Tính l-ợng dầu cần cung cấp cho nhà máy cơng suất nh- trên và cĩ hiệu suất là 75% . Biết năng suất toả nhiệt của dầu là 3.107J/kg . So sánh l-ợng dầu đĩ với urani ?
Giải :
a/ Vì H = 20% nên cơng suất urani cần cung cấp cho nhà máy là : Pn = 100.P/20 = 5P Năng l-ợng do nhiên liệu cung cấp cho nhà máy trong 1 năm là :
W = Pn.t = 365.6.108.24.3600 = 9,64.1015J
Số hạt nhân phân dã đ-ợc năng l-ợng đĩ là : N = W/200.1,3.10—13 = 2,96.1026 hạt . Khối l-ợng U235 cung cấp cho nhà máy là : m = N.A/NA = 1153,7 kg .
b/ Vì hiệu suất nhà máy là 75% nên cĩ cơng suất 600MW dầu cĩ cơng suất pn/ = P/H = 4P/3 . Năng l-ợng dầu cung cấp cho 1 năm là : W/ = Pn/t = (4.6.108/3).24.3600.356 = 2,53.1015J . (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
L-ợng dầu cần cung cấp là : m/ = W//3.107 = 8,4.107 kg = 84 000 tấn . Ta cĩ : m//m = 7,2.105 lần .
Bài 9: Hạt cú động năng K= 3,51 MeV đập vào hạt nhõn nhụm đứng yờn gõy phản ứng :
27 30
13Al 15P X
. Cho biết khối lƣợng một số hạt nhõn: mAl = 26,974u; mn = 1,0087u; m= 4,0015u và mP = 29,9701u (1u = 931,5 MeV/ c2). Phản ứng toả hay thu bao nhiờu năng lƣợng ?