Năng lượng phản ứng hạt nhân

Muốn biết một phản ứng hạt nhân đang thủ hay tỏa năng lượng ta dựa vào tổng khối lượng phản ứng hạt nhân trước và sau. Để hiểu chi tiết bạn xem bài viết dưới đây

Năng lượng phản ứng hạt nhân

1. Tìm cấu tạo hạt nhân con

Dựa vào định luật bào toàn điện tích và định luật bảo toàn nucleon ta tìm được cấu tạo hạt nhân con

Ví dụ 1:  Cho phản ứng hạt nhân ${}_1^2H + _Z^AX\, \to {}_2^4He + {}_2^4He$. Hãy tìm cấu tạo hạt nhân X

Lời giải

Áp dụng

• định luật bảo toàn điện tích 1 + Z = 2 + 2 => Z = 3
• định luật bảo toàn số nucleon 2 + A = 4 + 4 => A = 6
• Số notron: N = A – Z = 6 – 3 = 3

Kết luận: Hạt nhân X có 3 proton và 3 notron

Viết lại phản ứng: \[{}_1^2H + {}_3^6Li\, \to {}_2^4He + {}_2^4He\]

2. Năng lượng phản ứng hạt nhân

Giả sử có phản ứng hạt nhân: A + B → C + D

• Tổng khối lượng hạt nhân trước phản ứng: m_trước = m_A + m_B
• Tổng khối lượng hạt nhân sau phản ứng: m_sau = m_C + m_D

Ví dụ 2: Một phản ứng hạt nhân Na + p → α + Ne. Biết các khối lượng hạt nhân m_Na = 22,9952u; m_p = 1,0071u, m_α = 4,0011u,  m_Ne = 19,9854u và u.c² = 931,5MeV. Tìm năng lượng phản ứng?

Lời giải

Theo đề bài:

• m_Na = 22,1452u
• m_p = 1,0071u
• m_α = 4,0011u
• m_Ne = 19,9854u
• u.c² = 931,5MeV

Khối lượng các hạt nhân trước phản ứng: m_trước = m_Na + m_p = 22,9952 + 1,0071 = 24,0023 u

Khối lượng các hạt nhân sau phản ứng: m_sau = m_α + m_Ne = 4,0011 + 19,9854 = 23.9865 u

Ta thấy m_trước > m_sau => Phản ứng tỏa năng lượng

Năng lượng tỏa là: W_tỏa = (m_trước – m_sau)c² = (24,0023 – 23.9865).u.c² = 0,0158.u.c² = 14,717 (MeV)

Ví dụ 3: Một hạt nhân Clo tham gia phản ứng hạt nhân với proton sinh ra notron và hạt nhân Ar. Tìm năng lượng phản ứng hạt nhân. Biết m_Ar = 36,96889 u; m_Cl = 36,966563 u; m_p = 1,007276 u; m_n = 1,008665 u; u.c² = 931,5MeV

Lời giải

Phản ứng hạt nhân: Cℓ + p → n + Ar

Theo đề:

• m_Ar = 36,96889 u
• m_Cl = 36,966563 u
• m_p = 1,007276 u
• m_n = 1,008665 u
• u.c² = 931,5MeV

Khối lượng các hạt nhân trước phản ứng: m_trước = m_Cℓ + m_X = 36,96889 + 1,007276 = 37,976166 u

Khối lượng các hạt nhân sau phản ứng: m_sau = m_n + m_Ar = 1,008665 + 36,96889 = 37,977555 u

Ta thấy m_trước < m_sau => Phản ứng thu năng lượng

Năng lượng tỏa là: W_tỏa = (m_trước – m_sau)c² = (37,976166 – 37,977555).u.c² = – 1,3884.u.c² = – 1,3932946 (MeV)

Bài viết năng lượng phản ứng hạt nhân tới đây tạm dừng, hy vọng bài viết đã giúp ích được bạn trong quá trình học tập. Chúc bạn học hiệu quả!