VnHocTap.com giới thiệu đến các em học sinh lớp 12 bài viết Bài toán đại cương về hạt nhân, phản ứng hạt nhân, nhằm giúp các em học tốt chương trình Vật lí 12.
Nội dung bài viết Bài toán đại cương về hạt nhân, phản ứng hạt nhân:
1. Bài toán đại cương về hạt nhân, phản ứng hạt nhân 1.1. Phương pháp Chúng ta điểm lại một số kiến thức và một số lưu ý sau: Cấu tạo hạt nhân A Z X Trong đó X là tên hạt nhân, Z là số hiệu nguyên tử (hay số proton, hay số thứ tự trong bảng tuần), A là số khối (hay tổng số nuclon trong hạt nhân). N là số notron. Đồng vị Đồng vị là các nguyên tố có cùng số proton những khác nhau về số notron dẫn đến số khối A khác nhau. Ví dụ 12 Độ hụt khối Độ hụt khối của hạt nhân xác định bởi Trong đó: – mp là khối lượng của một proton – mn là khối lượng của một notron – m là khối lượng hạt nhân – ∆m là đột hụt khối – Đơn vị: u, kg, 2 MeV/c Đổi đơn vị: * Năng lượng liên kết: Năng lượng liên kết của hạt nhân xác định bởi ∆E mc Trong đó: – ∆m là đột hụt khối. – ∆Elk là năng lượng liên kết. – Đơn vị: MeV, eV và J. Đổi đơn vị. * Năng lượng liên kết riêng: Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân là năng lượng liên kết tính cho mỗi nuclon: ∆ = lk.
Vì MeV/cu nên khi tính năng lượng liên kết, nếu độ hụt khối tính đơn vị là u thì ta có đơn vị của năng lượng liên kết là MeV. II. BÀI TẬP VỀ HẠT NHÂN, PHẢN ỨNG HẠT NHÂN 1. Bài toán đại cương về hạt nhân, phản ứng hạt nhân 1.2. Ví dụ minh họa Ví dụ 1: So với hạt nhân 29 14 Si, hạt nhân 40 20Ca có nhiều hơn A. 11 nơtrôn và 6 prôtôn B. 5 nơtrôn và 6 prôtôn C. 6 nơtrôn và 5 prôtôn D. 5 nơtrôn và 12 prôtôn Lời giải Số proton của Si là 14, của Ca là 20. Vậy Ca nhiều hơn Si 20 proton. Số khối của Si là 29 suy ra số notron của Si là 29 14 15. Của Ca là 40 20 20 Vậy Ca hơn Si 25 15 5 notron. Đáp án B Ví dụ 2: Phát biểu nào sai khi nói về hạt nhân nguyên tử: A. hạt nhân mang điện dương vì số hạt dương nhiều hơn hạt âm. B. số nucleon cũng là số khối A. C. tổng số nơtron = số khối A − bậc số Z. D. hạt nhân nguyên tử chứa Z proton. Lời giải A. Sai. Hạt nhân mang điện dương vì hạt nhân gồm các proton mang điện dương và các notron không mang điện, chứ không phải do số hạt dương nhiều hơn hạt âm. Trong hạt nhân không có hạt nào mang điện tích âm. B. Đúng. Số nuclon là tổng số proton và notron trong hạt nhân và là số khối. C. Đúng. Hạt nhân nguyên tử chứa Z proton. Đáp án A.
Ví dụ 3: Biết m um và hai hạt nhân Neon 20 10Ne, 42He có khối lượng lần lượt. Chọn câu trả lời đúng: A. Hạt nhân Neon bền hơn hạt α B. Hạt nhân α bền hơn hạt Neon. C. Cả hai hạt nhân Neon và α đều bền như nhau. D. Không thể so sánh độ bền của hai hạt nhân. Lời giải Để so sánh độ bền vững của các hạt nhân, ta so sánh năng lượng liên kết riêng. Ta có năng lượng liên kết riêng của He và Ne là: Vậy hạt nhân Ne bền vững hơn. Đáp án A Ví dụ 4: Sau khi được tách ra từ hạt nhân 42He, tổng khối lượng của 2 prôtôn và 2 nơtrôn lớn hơn khối lượng hạt nhân 42He một lượng là 0,0305u. Nếu 931MeV năng lượng ứng với mỗi nuclôn, đủ để tách chúng ra khỏi hạt nhân 4 He là bao nhiêu? Lời giải Năng lượng cần tìm chính là năng lượng liên kết riêng Đáp án A.
Ví dụ 5: Cho ba hạt nhân X, Y và Z có số nuclôn tương ứng là với Biết năng lượng liên kết của từng hạt nhân tương ứng là ∆. Sắp xếp các hạt nhân này theo thứ tự tính bền vững giảm dần là: A. Y, X, Z B. Y, Z, X C. X, Y, Z D. Z, X, Y Lời giải Theo bài ra ta có Vậy năng lượng liên kết riêng giảm dần theo thứ tự Y, X, Z. Hay nói cách khác, tính bền vững giảm dần theo thứ tự Y, X, Z. Đáp án A.
Ví dụ 6: Hạt nhân 21D (doteri) có khối lượng mu = 2,00136. Biết mu = 1,0073; mu = 1,0087. Hãy xác định độ hụt khối của hạt nhân D. Lời giải Độ hụt khối của hạt nhân D là Đáp án D Ví dụ 10: Một lò phản ứng phân hạch có công suất 200 W. Cho rằng toàn bộ năng lượng mà lò phản ứng này sinh ra đều do sự phân hạch của 235U và đồng vị này chỉ bị tiêu hao bởi quá trình phân hạch. Coi mỗi năm có 365 ngày; mỗi phân hạch sinh ra 200 MeV; số A-vô-ga-đro. Khối lượng 235U mà lò phản ứng tiêu thụ trong 3 năm. Năng lượng mà lò phản ứng tạo ra trong 3 năm là: Vì một phân hạch tạo ra nên số phân hạch trong 3 năm là Một phân hạch sẽ tiêu hao 1 nguyên tử 235U nên số nguyên tử 235U bị tiêu hao cũng chính là 26 N. Số mol của 235U bị tiêu thụ là?