- Nhiệt lợng toả ra: Q C mt Cm t= = ( 2− t1 ).
b)Năng lợng phản ứng hạt nhân: Xét phản ứng hạt nhân AB →+ CD
+ Tính độ chênh lệch khối lợng của các hạt nhân trớc và sau phản ứng
0 ( A B) ( C D)
m m m m m m m
∆ = − = + − +
Trong đĩ: m0 = mA + mB là khối lợng của các hạt nhân trớc phản ứng. m = mC + mD là khối lợng của các hạt nhân sau phản ứng.
* Nếu m0 > m thì phản ứng toả năng lợng. Năng lợng toả ra là: Wtoả = (m0 – m).c2 = ∆m c. 2. * Nếu m0 < m thì phản ứng thu năng lợng. Năng lợng thu vào là: Wthu = -Wtoả = (m – m0).c2. + Muốn thực hiện phản ứng thu năng lợng, ta phải cung cấp cho các hạt A và B một năng lợng W dới dạng động năng (bằng cách bắn A vào B). Giả sử các hạt sinh ra cĩ tổng động năng là Wđ. Vậy năng lợng cần phải cung cấp W thoả mãn điều kiện:
W = Wđ + Wthu = Wđ + (m –m0).c2
Chú ý: 1u.c2 = 931,5 MeV; 1eV = 1,6.10-19 J; 1u = 1,66055.10-27kg.
2. bài tập
Bài 1: Tìm độ hụt khối và năng lợng liên kết của hạt nhân Liti 7
3Li. Biết khối lợng nguyên tử Liti , nơtron và prơtơn cĩ khối lợng lần lợt là: mLi = 7,016005u; mn = 1,008665u và mp = 1,007825u.
Đ/S: ∆ =m 0,068328 ;u Wlk =63,613368MeV
Bài 2: Cho phản ứng hạt nhân: 1 9 4
1H+4Be→2He X+ +2,1MeV
a) Xác định hạt nhân X.
b) Tính năng lợng toả ra từ phản ứng trên khi tổng hợp 2 gam Hêli. Biết số Avơgađrơ NA = 6,02.1023.
Đ/S: a. X 7 3Li
= ; b. Wtoả = N.2,1 = 6,321.1023MeV
Bài 3: Cho phản ứng hạt nhân: 23 20
11 10
X + Na→ + →α Ne
a) Xác định hạt nhân X.
b) Phản ứng trên toả hay thu năng lợng? Tính độ lớn của năng lợng toả ra hay thu vào? Cho
biết mX = 1,0073u; mNa = 22,9837u; mNe = 19,9870u; mHe = 4,0015u 1u = 1,66055.10-27 kg = 931MeV/c2.
Đ/S: a. X 1
1H;
Bài 4: Cho biết : m4He =4,0015 ;u m16O =15,999 ;u m1H =1,007276 ;u mn =1,008667u. Hãy sắp xếp các hạt
nhân 4 16 12
2He O C; 8 ; 6 theo thứ tự tăng dần của độ bền vững.
Bài 5: Xét phản ứng hạt nhân sau: 2 3 4 1
1D+ 1T →2He+0n. Biết độ hụt khối khi tạo thành hạt nhân (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2 3 4
1D T He; ;1 2 lần lợt là ∆mD =0,0024 ;u m∆ T =0,0087 ;u m∆ He =0,0305u. Phản ứng trên toả hay thu năng lợng? Năng lợng toả ra hay thu vào bằng bao nhiêu?
Dạng 4 Xác định vận tốc, động năng, động lợng của hạt nhân 1. Ph ơng pháp
a) Vận dụng định luật bảo tồn năng lợng tồn phần: NLTP = NLN + ĐN Trong đĩ: E0, E là năng lợng nghỉ của hạt nhân trớc và sau phản ứng.
Wđ trớc , Wđ sau lần lợt là động năng của hạt nhân trớc và sau phản ứng.
b) Vận dụng định luật bảo tồn động lợng: urp=Const ⇔urptr =urps
c) Mối quan hệ giữa động năng và động lợng: p = m.v; Wđ =1 2 2
2. .2mv ⇒ p = m Wđ 2mv ⇒ p = m Wđ
2. bài tập
Bài 1: Ngời ta dung một hạt prơtơn cĩ động năng Wp = 1,6MeV bắn vào một hạt nhân đang đứng yên 7
3Li và thu đợc hai hạt giống nhau cĩ cùng động năng.
a) Viết phơng trình phản ứng hạt nhân. Ghi rõ nguyên tử số Z và số khối A của hạt nhân sản phẩm.
b) Tính động năng của mơĩ hạt.
Biết rằng khối lợng hạt nhân: mp =1,0073 ;u mLi =7,0144 ;u mX =4, 0015u và đơn vị khối lợng nguyên tử 1u = 1,66055.10-27 kg = 931 MeV/c2.
Đ/S: WHe = 9,5MeV
Bài 2: Ngời ta dùng một hạt prơtơn bắn phá hạt nhân Beri đang đứng yên. Hai hạt nhân sinh ra
là Hêli và hạt nhân X: 9
4
p+ Be→ +α X.
1. Viết đầy đủ phản ứng hạt nhân. X là hạt nhân gì?
2. Biết rằng prơtơn cĩ động năng Wp = 5,45MeV; Hêli cĩ vận tốc vuơng gĩc với vận tốc của prơtơn và cĩ động năng WHe = 4MeV. Tính động năng của X.
3. Tìm năng lợng mà phản ứng toả ra.
Chú ý: Ngời ta khơng cho khối lợng chính xác của các hạt nhân nhng cĩ thể tính gần đúng khối lợng của một hạt nhân đo bằng đơn vị u cĩ giá trị gần bằng số khối của nĩ.
Đ/S: a. 6
3
X = Li; b. WX = 3,575MeV; c. ∆ =E 2,125MeV
Bài 3: Hạt nhân Urani phĩng xạ ra hạt α .
a) Tính năng lợng toả ra (dới dạng động năng của các hạt). Cho biết
m(U234) = 233,9904u; m(Th230) = 229,9737u; m(He4) = 4,0015u và 1 u = 1,66055.10-27kg.
b) Tính động năng của hạt Hêli. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
c) Động năng của hạt Hêli chỉ bằng 13 MeV, do cĩ bức xạ gamma phát ra. Tính bớc sĩng
của bức xạ gamma.
Đ/S: a) ∆ =E 0, 227.10−11J; b) WHe = 13,95MeV; c) λ=1,31.10−12m
Bài 4: Băn một hạt Hêli cĩ động năng WHe = 5MeV vào hạt nhân X đang đứng yên ta thu đợc một hạt prơtơn và hạt nhân 17
8O.
a) Tìm hạt nhân X.
b) Tính độ hụt khối của phản ứng. Biết mp = 1,0073u; mHe = 4,0015u; mX = 13,9992u và mO = 16,9947u.
c) Phản ứng này thu hay toả năng lợng? Năng lợng toả ra hay thu vào là bao nhiêu?
d) Biết prơtơn bay ra theo hớng vuơng gĩc với hạt nhân 17
8O và cĩ động năng là 4MeV. Tìm động năng và vận tốc của hạt nhân 17
8O và gĩc tạo bởi của hạt nhân 17
8O so với hạt nhân Hêli.
Dạng 5 Nhà máy điện nguyên tử hạt nhân 1. Ph ơng pháp
+ Hiệu suất nhà máy: ci (%) tp P H P =
+ Tổng năng lợng tiêu thụ trong thời gian t: A = Ptp. t
+ Số phân hạch: A P ttp.
N
E E
∆ = =
∆ ∆ (Trong đĩ ∆E là năng lợng toả ra trong một phân hạch)
+ Nhiệt lợng toả ra: Q = m. q.
2. bài tập
Bài 1: Xét phản ứng phân hạch Urani 235 cĩ phơng trình: 235 95 139
92U n+ → 42Mo+ 57La+2.n+7.e−
Tính năng lợng mà một phân hạch toả ra. Biết mU235 = 234,99u; mMo = 94,88u; mLa = 138,87u. Bỏ qua khối lợng của êlectron.
Đ/S: 214MeV
Bài 2: Một hạt nhận Urani 235 phân hạch toả năng lợng 200MeV. Tính khối lợng Urani tiêu thụ trong 24 giờ bởi một nhà máy điện nguyên tử cĩ cơng suất 5000KW. Biết hiệu suất nhà mỏy là 17%. Số Avơgađrơ là NA = kmol-1.
Đ/S: m =31 g
Bài 3: Dùng một prơtơn cĩ động năng 2MeV bắn vào hạt nhân 7
3Li đứng yên, ta thu đợc hai hạt giống nhau cĩ cùng động năng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
a) Viết phơng trình phản ứng.
b) Tìm động năng mỗi hạt sinh ra.
c) Tính gĩc hợp bởi phơng chuyển động của hai hạt nhân vừa sinh ra. Cho mH = 1,0073u;
mLi = 7,0144u; mHe = 4,0015u; 1u = 931MeV/c2.
Bài 4: Chu kì bán rã của Urani 238 là 4,5.109 năm.
1) Tính số nguyên tử bị phân rã trong một gam Urani 238.
2) Hiện nay trong quặng Uran thiên nhiên cĩ lẫn U238 và U235 theo tỉ lệ là 140:1. Giả thiết rằng ở thời điểm hình thành trái đất, tỉ lệ trên là 1:1. Tính tuổi trái đất. Biết chu kì bán rã của U235 là 7,13.108 năm. Biết x<<⇒e−x ≈ −1 x.
Đ/S: a. 39.1010(nguyên tử); b. t = 6.109năm
Bài 5: Tính tuổi của một cái tợng gỗ, biết rằng độ phĩng xạ β− của nĩ bằng 0,77 lần độ phĩng xạ của một khúc gỗ cùng khối lợng và vừa mới chặt.
Đ/S: 2100 năm
Bài 6: Dùng một máy đếm xung để tìm chu kì bán rã của một chất phĩng xạ. Trong cùng khoảng thời gian đếm∆t, lúc bắt đầu ngời ta thấy cĩ 6400 phân rã thì 6 giờ sau đếm lại số phân rã chỉ là 100 trong cùng khoảng thời gian ∆t này. Hãy tìm ckì bán rã của chất phĩng xạ này.
LG Bài 6
+ Gọi N1 là số nguyên tử cịn lại lúc t1 (bắt đầu đếm): 1
1 0.2
t T
N =N − . Sau thời gian ∆t, số nguyên
tử cịn lại là: 1 ' 1 0.2 t t T N N +∆ −
= . Số nguyên tử cịn lại trong khoảng thời gian ∆t là:
11 1 1' 0.2 (1 2 ) 1 1 1' 0.2 (1 2 ) t t T T N N N N − −∆ ∆ = − = −
+ Tơng tự, sau khoảng thời gian đếm ∆t lúc t2 = t1 + 6giờ, ta cĩ: 2
2 0.2 (1 2 )t t t t T T N N − −∆ ∆ = − . + Lập tỉ số: 1 6/ 6 2 6400 2 2 1 100 T N T h N ∆ = = = ⇒ = ∆