Bài 2. Năng lượng liên kết hạt nhân

Hướng dẫn giải

\(m = \frac{E}{{{c^2}}} = \frac{{1MeV}}{{{c^2}}} = \frac{{{{10}^6}eV}}{{{c^2}}} = \frac{{{{10}^6}.1,{{6.10}^{ - 19}}}}{{{{({{3.10}^8})}^2}}} = 1,{78.10^{ - 30}}kg\)

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

Độ chênh lệch giữa hai khối lượng đó được gọi là độ hụt khối của hạt nhân, kí hiệu là ∆m

độ hụt khối = tổng khối lượng các nucleon – khối lượng hạt nhân

\(\Delta m = Z.{m_p} + (A - Z).{m_n} - {m_X} = 6.1,00728 + (12 - 6).1,00866 - 11,99993 = 0,09571amu\)

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

\(\begin{array}{l}{W_{lk}} = 8,8A = 8,8.56 = 492,8MeV\\ \Rightarrow {W_{lk}} = \Delta m{c^2} = 492,8 \Rightarrow \Delta m = \frac{{{W_{lk}}}}{{{c^2}}} = 492,8MeV/{c^2}\end{array}\)

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

Năng lượng liên kết của hạt nhân \({}_6^{12}C\) được tính theo công thức:

\(\begin{array}{l}{W_{lk}} = \Delta m.{c^2}\\ = \left( {Z.{m_p} + (A - Z).{m_n} - {m_X}} \right){c^2}\\ = \left( {6.1,00728 + (12 - 6).1,00866 - 11,99993} \right).{\left( {{{3.10}^8}} \right)^2}.1,{6605.10^{ - 27}}\\ = 1,{43.10^{ - 11}}J\end{array}\)

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

Dựa vào hình 2.3 ta có thể sắp xếp được độ bền vững của các hạt nhân trên theo thứ tự tăng dần như sau: \({}_3^6Li,{}_7^{14}N,{}_6^{12}C,{}_{10}^{20}Ne\)

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

Trước phản ứng, tổng khối lượng các hạt là

m_trước = m_n + m_U = 1,0087 + 235,0439 = 236,0526 u

Sau phản ứng, tổng khối lượng các hạt là

m_sau = m_Kr + m_Ba + 3m_n = 91,9262 + 140,9144 + 3.1,0087 = 235,8667 u

Như vậy, phản ứng đã tỏả ra một năng lượng là

E_tỏa = (m_trước - m_sau)c² = (236,0526 - 235,8667) c² = 173,166 MeV

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

Công mà mỗi lò phản ứng hạt nhân của tàu đó tạo ra trong một ngày: 

\(N = \frac{{1,{{512.10}^{13}}}}{{3,{{25206.10}^{ - 11}}}} = 4,{65.10^{23}}\) hạt

\(n = \frac{N}{{{N_A}}} = \frac{{4,{{65.10}^{23}}.2}}{{6,{{02.10}^{23}}}} = 1,545mol\)

Do đó khối lượng \({}_{92}^{235}U\) cần thiết cho cả 2 lò để tàu hoạt động trong một ngày là: \(m = n.M = 1,545.235 = 363,075g\)

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

Ngày nay, công nghệ hạt nhân không chỉ là một phần quan trọng của ngành công nghiệp, mà còn đóng vai trò không thể phủ nhận trong việc cải thiện đời sống và tiến bộ khoa học. Dưới đây là những ứng dụng và vai trò của ngành công nghiệp hạt nhân trong cuộc sống hàng ngày và trong lĩnh vực khoa học:

Y tế: Chẩn đoán và điều trị ung thư

Năng lượng:

+ Phát điện hạt nhân.

+ Nghiên cứu và phát triển năng lượng hạt nhân mới.

Khoa học:

+ Nghiên cứu vật lý hạt nhân.

+ Ứng dụng trong nghiên cứu vật lý khác.

Môi trường và bảo vệ:

+ Xử lý chất thải hạt nhân.

+ Giảm lượng khí thải carbon.

Những ứng dụng và vai trò của ngành công nghiệp hạt nhân đã và đang đóng một vai trò quan trọng trong việc cải thiện đời sống của con người, từ cung cấp năng lượng sạch đến cải thiện phương pháp chẩn đoán và điều trị bệnh tật. Tuy nhiên, cần phải chú ý đến các vấn đề liên quan đến an toàn, bảo vệ môi trường và quản lý chất thải hạt nhân để đảm bảo rằng các ứng dụng này được sử dụng một cách an toàn và bền vững.

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

Phản ứng phân hạch của hạt nhân \({}_{92}^{235}U\) như trong Hình 2.4 tỏa ra năng lượng xấp xỉ bằng 173 MeV. Năng lượng này được gọi là năng lượng phân hạch, do đó để tính năng lượng tỏa ra khi 1000kg \({}_{92}^{235}U\) bị phân hạch hoàn toàn ta cần biết có bao nhiêu hạt nhân \({}_{92}^{235}U\) đã bị phân hạch. Ta có:

\(n = \frac{m}{M} = \frac{{{{10}^6}}}{{235,0439}} = 4254,52mol\)

\(N = n.{N_A} = 4254,52.6,{02.10^{23}} = 2,{56.10^{27}}\)hạt

\(A = 2,{56.10^{27}}.173.1,{602.10^{ - 13}} = 7,{1.10^{16}}J\)

Mà mỗi kg than đá khi đốt cháy hoàn toàn toả ra 27.10⁶ J năng lượng nhiệt, số kg than đá cần thiết để sinh ra lượng nhiệt tương ứng như trên là:

\(\frac{{7,{{1.10}^{16}}}}{{{{27.10}^6}}} = 2,{6.10^9}kg\)

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

\({W_{lkr}} = \frac{{{W_{lk}}}}{A} = \frac{{0,9571.931,5}}{{12}} = 7,4295MeV/nucleon\)

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)