PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP NĂNG LƯỢNG PHẢN ỨNG - NHIÊN LIỆU CẦN ĐỐT
I. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
1. Tính năng lượng của phản ứng hạt nhân:
\({}_{{Z_1}}^{{A_1}}{X_1} + {}_{{Z_2}}^{{A_2}}{X_2} \to {}_{{Z_3}}^{{A_3}}{X_3} + {}_{{Z_4}}^{{A_4}}{X_4}\)
Cách 1: Tính theo khối lượng:
ΔE=Δmc2 =( m0 – m)c2
mo: Khối lượng các hạt trước phản ứng
m: Khối lượng các hạt sau phản ứng
Cách 2 : Tính theo động năng
Bảo toàn năng lượng:
\(\begin{array}{l}
{K_{{X_1}}} + {K_{{X_2}}} + \Delta E = {K_{{X_3}}} + {K_{{X_4}}}\\
\Rightarrow \Delta E = {W_{dsau}} - {W_{dtruoc}}
\end{array}\)
Trong đó:
ΔE là năng lượng phản ứng hạt nhân;
\({K_X} = \frac{1}{2}{m_x}v_x^2\) là động năng chuyển động của hạt X.
Cách 3: Tính theo năng lượng liên kết, liên kết riêng, độ hụt khối
\(\begin{array}{l}
\Delta E = {E_{lkrsau}} = - {E_{lktr}}\\
\Rightarrow \Delta E{\rm{ }} = \Delta {E_3} + \Delta {E_4}--\Delta {E_1}--\Delta {E_{2\;\;}}\\
= > \;\Delta E{\rm{ }} = {\rm{ }}(\Delta {m_3} + \Delta {m_4} - \Delta {m_1} - \Delta {m_2}){c^2}\;\\
\Rightarrow \;\Delta E{\rm{ }} = {\rm{ }}{A_3}{e_3} + {A_4}{e_4} - {\rm{ }}{A_1}{e_1} - {\rm{ }}{A_2}{e_2}
\end{array}\)
Trong đó các hạt nhân X1, X2, X3, X4 có:
Năng lượng liên kết riêng tương ứng là e1, e2, e3, e4.
Năng lượng liên kết tương ứng là ΔE1, ΔE2, ΔE3, ΔE4
Độ hụt khối tương ứng là Δm1, Δm2, Δm3, Δm4
2. Lượng nhiên liệu cần đốt để tạo ra năng lượng tương đương dựa trên công thức:
Q = m.q = ΔE trong đó q là năng suất tỏa nhiệt ( j/kg)
II. VÍ DỤ MINH HỌA
Cho phản ứng hạt nhân:
\(_{17}^{37}Cl + X \to n + _{18}^{37}{\rm{Ar}}\)
1) Viết phương trình phản ứng đầy đủ. Xác định tên hạt nhân X
2) Phản ứng tỏa hay thu năng lượng. Tính năng lượng tỏa (hay thu) ra đơn vị MeV
Giải
1) Phản ứng hạt nhân: \(_{17}^{37}Cl + X \to n + _{18}^{37}{\rm{Ar}}\)
Định luật bảo toàn số khối: 37 + A = 1 + 37 => A = 1
Định luật bảo toàn điện tích: 17 + Z = 0 + 18 => Z = 1
Vậy \(_1^1H\) (Hiđrô) : \(_{17}^{37}Cl + _1^1H \to _0^1n + _{18}^{37}{\rm{Ar}}\)
2) Năng lượng phản ứng:
Tổng khối lượng M1 và M2 của hạt trước và sau phản ứng là
M1=mα+mH=37,9639u
M2=mn+mAr=37,9656u
=> M1
=> phản ứng thu năng lượng ΔE=(M2-M1)c2
Thay số ta được 1,58MeV
III. BÀI TẬP VẬN DỤNG
Câu 1: Cho proton có động năng = 1,8MeV bắn phá hạt nhân \({}_3^6Li\) đứng yên sinh ra hai hạt X có cùng tốc độ, không phát tia gamma. Khối lượng các hạt là: mp = 1,0073u; mX = 4,0015u; mLi = 7,0144u. Động năng của hạt X là
A. 9,6MeV. B. 19,3MeV.
C. 12MeV. D. 15MeV.
Câu 2: Cho phản ứng hạt nhân sau: \({}_4^9Be\) + p → X + \({}_3^6Li\). Biết : m(Be) = 9,01219u; m(p) = 1,00783u; m(X) = 4,00620u; m(Li) = 6,01515u; 1u = 931MeV/c2. Cho hạt p có động năng KP = 5,45MeV bắn phá hạt nhân Be đứng yên, hạt nhân Li bay ra với động năng 3,55MeV. Động năng của hạt X bay ra có giá trị là
A. KX = 0,66MeV.
B. KX = 0,66eV.
C. KX = 66MeV.
D. KX = 660eV.
Câu 3: Hạt prôtôn có động năng KP = 2MeV bắn phá vào hạt nhân \({}_3^6Li\) đứng yên, sinh ra hai hạt nhân X có cùng động năng, theo phản ứng hạt nhân sau: p + \({}_3^6Li\) → X + X. Cho biết mP = 1,0073u; mLi = 7,0144u; mX = 4,0015u. 1u = 931MeV/c2. Theo phản ứng trên: để tạo thành 1,5g chất X thì phản ứng toả ra bao nhiêu năng lượng?
A. 17,41MeV.
B. 19,65.1023MeV.
C. 39,30.1023MeV.
D. 104,8.1023MeV.
Câu 4: Người ta dùng hạt proton có động năng KP = 5,45MeV bắn vào hạt nhân \({}_4^9Be\) đứng yên. Phản ứng tạo ra hạt nhân X và hạt . Sau phản ứng hạt bay ra theo phương vuông góc với phương của hạt p với động năng 4MeV. Coi khối lượng của một hạt nhân xấp xỉ số khối A của nó ở đơn vị u. Động năng của hạt nhân X là
A. KX = 3,575eV.
B. KX = 3,575MeV.
C. KX = 66MeV.
D. KX = 660eV.
...
-(Nội dung tiếp theo của tài liệu, các em vui lòng xem tại online hoặc tải về)-
Trên đây là trích dẫn một phần nội dung tài liệu Phương pháp giải bài tập Năng lượng phản ứng - Nhiên liệu cần đốt môn Vật Lý 12 năm 2021. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.
Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.
