Xác định phản ứng hạt nhân tỏa hoặc thu năng lượng

Xác định phản ứng hạt nhân tỏa hoặc thu năng lượng
a.Phương pháp:
- Xét phản ứng hạt nhân : A + B → C + D .
- Khi đó : + M0 = mA + mB là tổng khối lượng nghỉ của các hạt nhân trước phản
ứng .
+ M = mC + mD là tổng khối lượng nghỉ của các hạt nhân sau phản
ứng .
- Ta có năng lượng của phản ứng được xác định :
∆E = ( M0 – M)c2
+ nếu M0 > M ⇔ ∆E > 0 : phản ứng toả nhiệt .
+ nếu M0 < M ⇔ ∆E < 0 : phản ứng thu nhiệt .
b. Bài tập:
23
11

2
1

4
2

20
10

Bài 1 :Thực hiện phản ứng hạt nhân sau : Na + D → He + Ne . Biết mNa
= 22,9327 u ; mHe = 4,0015 u ; mNe = 19,9870 u ; mD = 1,0073 u. Phản úng trên
toả hay thu một năng lượng bằng bao nhiêu J ?
A.thu 2,2375 MeV
B. toả 2,3275 MeV.
C.thu 2,3275 MeV
D.

toả 2,2375 MeV
Giải
- Ta có năng lượng của phản ứng hạt nhân trên là :
∆E = ( M0 – M ).c2 = ( mNa + mHe ─ mNe ─ mD )c2 = 2,3275 MeV> 0
đây là phản ứng toả năng lượng .
37
17

⇒

Chọn B.

37
Cl + 11H → 18
Ar + 01n

Bài 2 : Cho phản ứng hạt nhân:
phản ứng trên tỏa hay thu bao
nhiêu năng lượng? Biết mCl = 36,956563u, mH = 1,007276u, mAr =36,956889u, 1u
= 931MeV/c2
Tóm tắt
Giải:
Xác định phản ứng
Tính ∆E
tỏa hay thu năng lượng
∆E= ( mCl + mH – mAr – mn ) 931= -1,6
MeV
mCl = 36,956563u
Phản ứng thu năng lượng 1,6MeV
mH = 1,007276u, mAr =36,956889u

1u = 931MeV/c2. . ∆E ?
210
84 Po

α

Bài 3 : Đồng vị Pôlôni
là chất phóng xạ và tạo thành chì (Pb).
1) Viết phương trình phân rã và nêu thành phần cấu tạo của hạt nhân chì tạo
thành.


α

2) Năng lượng tỏa ra trong phản ứng trên dưới dạng động năng của hạt và hạt
nhân chì. Tính động năng mỗi hạt.
Giả thiết ban đầu hạt nhân Pôlôni đứng yên. Cho mPo = 209,9828u; mHe =4,0015u;
1u = 931

mPb = 205,9744u;

MeV
c2

Giải bài 3: 1) Phương trình:
-4 =206

.

210

4
A
84 Po → 2 He + Z X

trong đó Z = 84 - 2 = 82; A = 210

⇒ X : 206
82 Pb

210 Po → 4 He + 206 Pb
84
2
82

Phương trình phản ứng:
-82 = 124 nơtrôn.
2) Năng lượng tỏa ra trong mỗi phản ứng:

Hạt nhân

206
82 Pb

có 82 prôtôn và 206

∆E = (Mo0 − M)C2 = 209,9828 − 4,0015 − 205,9744)x931MeV

Mà

∆E = K α + K Pb ⇒ K α + K Pb = 6,24MeV

Ap dụng định luật bảo toàn động lượng:

ur
uuur
uuuur
m
O = m α Vα + m Pb VPb ⇒ Vα = Pb ×VPb
mα

2

Kα =

Hay

m

m
1
1
m α Vα2 = m α  Pb ×VPb ÷ = Pb ×K Pb
2
2
mα
 mα


Từ (1) và (2) => KPb = 0,12MeV,

K α = 6,12MeV
37
17

= 51,5KPb

(1)

(2)

Cl + X → n + 37
18 Ar

Bài 4 :
Cho phản ứng hạt nhân:
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.
Cho
Giải Bài 4

m Cl = 36,9566u;m Ar

MeV
m
=
1,0073u;1u
=
931
X

= 36,9569u; m n = 1,0087u;
c2

37
17

Cl + AZ X → 01 n + 37
18 Ar

1) Phản ứng hạt nhân:
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

X = 11 H

(Hiđrô)

37
17

Cl + 11 H → 01 n + 37
18 Ar

2) Năng lượng phản ứng: Tổng khối lượng
phản ứng là

M1

và

M2

của hạt trước và sau

M1 = m Cl + m H = 37,9639u

M 2 = m n + m Ar = 37,9656u

Ta thấy

M1 < M 2

=> phản ứng thu năng lượng ;

Năng lượng thu

2

vào

∆E = (M 2 − M1 )c

∆E = 0, 0017uc2 = 0, 0017 × 931MeV ≈ 1,58MeV

Thay số
Bài 5(ĐH-2011) : Giả sử trong một phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng của các
hạt trước phản ứng nhỏ hơn tổng khối lượng của các hạt sau phản ứng là 0,02 u.

Phản ứng hạt nhân này
A. tỏa năng lượng 1,863 MeV.
B. tỏa năng lượng 18,63 MeV.
C. thu năng lượng 1,863 MeV.
D. thu năng lượng 18,63 MeV.
HD:m0 < m : phản ứng thu năng lượng. Năng lượng phản ứng thu vào :W = ( m –
m0 ).c2|= 0,02.931,5 = 18,63MeV
c.TRẮC NGHIỆM:
30
α + 27
13 Al→ 15 P + n

Câu 1. Cho phản ứng hạt nhân
, khối lượng của các hạt nhân là mỏ =
4,0015u, mAl = 26,97435u, mP = 29,97005u, mn = 1,008670u, 1u = 931Mev/c2.
Năng lượng mà phản ứng này toả ra hoặc thu vào là bao nhiêu?
A. Toả ra 4,275152MeV. B. Thu vào 2,67197MeV. C. Toả ra 4,275152.10-13J.
D. Thu vào 2,67197.10-13J.
7
3

Li

Câu 2. Cho hạt prôtôn có động năng K P = 1,8MeV bắn vào hạt nhân
đứng yên,
sinh ra hai hạt α có cùng độ lớn vận tốc và không sinh ra tia γ và nhiệt năng. Cho
biết: mP = 1,0073u; mα = 4,0015u; mLi = 7,0144u; 1u = 931MeV/c2 = 1,66.10—
27
kg. Phản ứng này thu hay toả bao nhiêu năng lượng?
A. Toả ra 17,4097MeV. B. Thu vào 17,4097MeV. C. Toả ra 2,7855.10-19J.

D. Thu vào 2,7855.10-19J.