Bài tập 4: trang 203 - sgk vật lí 12
Xét phản ứng
$_{1}^{2}\textrm{H}+_{1}^{2}\textrm{H}\rightarrow _{2}^{3}\textrm{He}+_{0}^{1}\textrm{n}$
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:
$_{1}^{2}\textrm{H}=2,0135u$
$_{2}^{3}\textrm{He}=3,0149u$
$_{0}^{1}\textrm{n}=1,0087u$
Bài Làm:
Năng lượng tỏa ra khi đốt 1kg than là 30 000kJ.
Xét phản ứng:
$_{1}^{2}\textrm{H}+_{1}^{2}\textrm{H}\rightarrow _{2}^{3}\textrm{He}+_{0}^{1}\textrm{n}$
a) Năng lượng tỏa ra:
W = ( mH + mH - mHe - mn ).c2
= ( 2,0135u + 2,0135u - 3,0149u - 1,0087u).c2
= 3,4.10-3.u.c2 = 3,4.10-3.931,5MeV = 3,1671 MeV
= 3,1671.1,6.10-13J = 5,07.10-13(J)
b) Mỗi phản ứng cần 2 hạt$_{1}^{2}\textrm{H}$ và cho ra một hạt$_{2}^{3}\textrm{H}$
Đốt 1kg than cho 3.107J tương đương với năng lượng tỏa ra bởi N hạt$_{2}^{3}\textrm{H}$
N=$\frac{3.10^{7}}{5,07.10^{-13}}$=5,917.1019 hạt
Mỗi phản ứng cần 2 hạt$_{1}^{2}\textrm{H}$:
Khối lượng Dơteri tổng cộng phải cần đến là:
M=$\frac{(2N).A}{N_{A}}=\frac{2.5,917.10^{19}.2}{6,023.10^{23}}=3,93.10^{-4}g=3,93.10^{-7}kg$