Giải SGK Vật lí 12 Cánh diều Bài 2. Năng lượng hạt nhân có đáp án

Dựa vào Hình 2.3, sắp xếp các hạt nhân sau theo thứ tự độ bền vững tăng dần:${}_{3}^{6}Li{,}_{6}^{12}C{,}_{7}^{14}N{,}_{10}^{20}Ne$

Ta có thể áp dụng hệ thức Einstein (2.2) đề tính năng lượng toả ra của phản ứng phân hạch hạt nhân ${}_{92}^{235}U$ trong Hình 2.4. Trước phản ứng, tổng khối lượng các hạt là:

m$_{trước}$ = m$_{n}$ + m$_{U}$.

Sau phản ứng, tổng khối lượng các hạt là: m$_{sau}$ = m$_{Kr}$ + m$_{Ba}$ + 3m$_{n}$.

Thông qua phản ứng, khối lượng của hệ đã giảm đi một lượng là: m$_{trước}$ - m$_{sau}$

Như vậy, phản ứng đã toả ra một năng lượng là E$_{toả}$ = (m$_{trước}$ - m$_{sau}$)c$^{2}$

Cho biết khối lượng nguyên tử của các hạt trong phản ứng phân hạch Hình 2.4 như trong bảng dưới đây:

Tính năng lượng toả ra của phản ứng đó ra đơn vị MeV.

Năng lượng toả ra khi 1,000 kg ${}_{92}^{235}U$ bị phân hạch hoàn toàn theo phản ứng trong Hình 2.4 tương đương với năng lượng toả ra khi đốt cháy bao nhiêu tấn than đá? Cho biết: khối lượng mol nguyên tử của uranium là 235,0439 g/mol; số Avogadro N$_{A}$ = 6,02.10$^{23}$ nguyên tử/mol. Mỗi kg than đá khi đốt cháy hoàn toàn toả ra 27.10$^{6}$ J năng lượng nhiệt.

Arktika là tàu phá băng chạy bằng năng lượng hạt nhân của Nga. Với chiều dài 173 m, cao 15 m, tàu được trang bị hai lò phản ứng hạt nhân, mỗi lò có công suất 175 MW, giúp tàu phá lớp băng dày đến 3 m. Nếu lò phản ứng này sử dụng năng lượng từ sự phân hạch của ${}_{92}^{235}U$, mỗi phân hạch sinh ra trung bình 203 MeV; tính khối lượng ${}_{92}^{235}U$ mà lò phản ứng tiêu thụ trong 1 ngày. Cho số Avogadro N$_{A}$ = 6,02. 10$^{23}$ nguyên tử/mol và khối lượng mol nguyên tử của ${}_{92}^{235}U$ là 235 g/mol.