Xét phản ứng: 2H1 +1H1 tạo ra 3He2 + 1n0. Xác định năng lượng tỏa ra

Giải Vật lí 12 Bài 39: Phản ứng nhiệt hạch

Bài 4 trang 203 SGK Vật Lí 12: 

a) Xác định năng lượng tỏa ra bởi phản ứng đó (tính ra MeV và ra J).

b) Tính khối lượng đơteri cần thiết để có thể thu được năng lượng nhiệt hạch tương đương với năng lượng tỏa ra khi đốt 1 kg than.

Cho biết:  = 2,0135u;  = 3,0149u;  = 1,0087u

Năng lượng tỏa ra khi đốt 1 kg than là 30 000 kJ.

Lời giải:

a) Năng lượng tỏa ra:

W = (m_H + m_H - m_He – m_n) . c² 

= (2,0135u + 2,0135u - 3,0149u - 1,0087u) . c²

= 3,4 . 10^-3 . u . c² = 3,4 . 10^-3 . 931,5 MeV

= 3,1671 MeV

= 3,1671 . 1,6 . 10^-13 J = 5,07 . 10^-13 (J)

b) Mỗi phản ứng cần 2 hạt $1_2^{}\mathrm{H}$ và cho ra 1 hạt $2_3^{}\mathrm{He}$.

Đốt 1 kg than cho năng lượng là: E = 3 . 10⁷ J tương đương với năng lượng tỏa ra bởi N phản ứng (cần hết 2N hạt$1_2^{}\mathrm{H}$)

$\Rightarrow \mathrm{N}=\frac{3{.10}^7}{5,07{.10}^{-13}}=5,917{.10}^{19}$ hạt

Khối lượng đơteri tổng cộng phải cần đến là:

$\mathrm{m}=\frac{2\mathrm{N}.\mathrm{A}}{{\mathrm{N}}_{\mathrm{A}}}=\frac{2.5,917{.10}^{19}.2}{6,02{.10}^{23}}$ $=3,93{.10}^{-4}\mathrm{g}=39,3{.10}^{-8}$ (kg)