Phương pháp giải bài tập Năng lượng phản ứng - Nhiên liệu cần đốt môn Vật Lý 12 năm 2021

PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP NĂNG LƯỢNG PHẢN ỨNG - NHIÊN LIỆU CẦN ĐỐT

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

m_o: 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:

 $\begin{array}{l}{K}_{X_1}+K_{X_2}+\mathrm{\Delta }E=K_{X_3}+K_{X_4}\\ \Rightarrow \mathrm{\Delta }E=W_{dsau}-W_{dtruoc}\end{array}$

 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

$\begin{array}{l}\mathrm{\Delta }E=E_{lkrsau}=-E_{lktr}\\ \Rightarrow \mathrm{\Delta }E=\mathrm{\Delta }{E}_3+\mathrm{\Delta }{E}_4--\mathrm{\Delta }{E}_1--\mathrm{\Delta }{E}_2\\ =>\mathrm{\Delta }E=(\mathrm{\Delta }{m}_3+\mathrm{\Delta }{m}_4-\mathrm{\Delta }{m}_1-\mathrm{\Delta }{m}_2)c^2\\ \Rightarrow \mathrm{\Delta }E=A_3{e}_3+A_4{e}_4-A_1{e}_1-A_2{e}_2\end{array}$

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)

Cho phản ứng hạt nhân:

${}_{17}^{37}Cl+X\to n{+}_{18}^{37}\mathrm{A}\mathrm{r}$

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: ${}_{17}^{37}Cl+X\to n{+}_{18}^{37}\mathrm{A}\mathrm{r}$

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 ${}_1^{1}H$ (Hiđrô) : ${}_{17}^{37}Cl{+}_1^{1}H{\to }_0^{1}n{+}_{18}^{37}\mathrm{A}\mathrm{r}$

2) Năng lượng phản ứng:  

Tổng khối lượng M₁ và M₂ của hạt trước và sau phản ứng là

M₁=m_α+m_H=37,9639u

 M₂=m_n+m_Ar=37,9656u

=> M₁2

=> phản ứng thu năng lượng ΔE=(M₂-M₁)c²

Thay số ta được 1,58MeV

Câu 1: Cho proton có động năng  = 1,8MeV bắn phá hạt nhân ${}_3^{6}Li$  đứng yên sinh ra hai hạt X có cùng tốc độ, không phát tia gamma. Khối lượng các hạt là: m_p = 1,0073u; m_X = 4,0015u; m_Li = 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: ${}_4^{9}Be$ + p → X + ${}_3^{6}Li$. 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 K_P = 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. K_X = 0,66MeV.    

B. K_X = 0,66eV.        

C. K_X­ = 66MeV.        

D. K_X = 660eV.

Câu 3: Hạt prôtôn có động năng K_P = 2MeV bắn phá vào hạt nhân ${}_3^{6}Li$ đứng yên, sinh ra hai hạt nhân X có cùng động năng, theo phản ứng hạt nhân sau: p +  ${}_3^{6}Li$ →  X + X. Cho biết m_P = 1,0073u; m_Li = 7,0144u; m_X = 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 K_P = 5,45MeV bắn vào hạt nhân ${}_4^{9}Be$ 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. K_X = 3,575eV.                                          

B. K_X = 3,575MeV.

C. K_X­ = 66MeV.        

D. K_X = 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.