Học tốt Vật lí 12, bài 39: Phản ứng nhiệt hạch
- Thứ bảy - 17/08/2019 13:05
- In ra
- Đóng cửa sổ này
Hệ thống kiến thức lí thuyết cơ bản cần nhớ, hướng dẫn trả lời câu hỏi sách giáo khoa và giải bài tập Vật lí 12, bài 39: Phản ứng nhiệt hạch
A. Kiến thức cơ bản
1. Phản ứng nhiệt hạch:
Là phản ứng trong đó hai hay nhiều hạt nhân nhẹ tổng hợp lại thành một hạt nhân nặng hơn.
2. Điều kiện để phản ứng nhiệt hạch xảy ra:
Nhiệt độ cao khoảng 100 triệu độ.
Mật độ hạt nhân trong plasma phải đủ lớn.
Thời gian duy trì trạng thái plasma ở nhiệt độ cao 100 triệu độ phải đủ lớn.
3. Năng lượng nhiệt hạch:
Phản ứng nhiệt hạch tỏa ra năng lượng rất lớn.
Năng lượng nhiệt hạch là nguồn gốc năng lượng của hầu hết các sao.
4. Ưu việt của năng lượng nhiệt hạch:
Nguồn nguyên liệu dồi dào.
Phản ứng nhiệt hạch không gây ô nhiễm môi trường
B. TRẢ LỜI CÂU HỎI C1 SGK VẬT LÝ 12 BÀI 39
C1. Hãy tìm ra kết quả này dựa vào các số liệu cho trong bảng ở cuối sách.
Trả lời:
H + 
H = 
He + 
Khối lượng của các hạt nhân là:
mD= 2,01345 u ; mT= 3,0155 u
mα= 4,0015 u ; mn = 1,00866 u
Năng lượng tỏa ra khi tổng hợp 1 hạt nhân α là:
W = (mD + mT - mα - mn).c2
= (2,01345 u + 3,0155 u - 4,0015 u - 1,00866 u).c2
= 0,01879.c2 = 0,01879. l,66055.10-27.9.1016
= 0,2808.10-11 J
=
e.v
= 0,1755.108 ev = 17,55(MeV)
C. TRẢ LỜI CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP SGK VẬT LÝ 12 BÀI 39 TRANG 203
1. Hãy nêu lên các điều kiện để phản ứng nhiệt hạch có thể xảy ra.
Trả lời:
Điều kiện để phản ứng nhiệt hạch có thể xảy ra là:
- Nhiệt độ cao khoảng 100 triệu độ
- Mật độ hạt nhân trong plasma phải đủ lớn
- Thời gian duy trì trạng thái plasma ở nhiệt độ cao 100 triệu độ phải đủ lớn.
2. So sánh (định tính) phản ứng nhiệt hạch và phản ứng phân hạch về các đặc điểm:
a. Nhiên liệu phản ứng;
b. Điều kiện thực hiện;
c. Năng lượng tỏa ra ứng với cùng một khối lượng nhiên liệu;
d. Ô nhiễm môi trường.
Trả lời:
So sánh (định tính) phản ứng nhiệt hạch và phản ứng phân hạch
Với phản ứng nhiệt hạch ta thấy:
a. Nhiên liệu cho phản ứng dồi dào, Đêtêri có sẵn trong thiên nhiên, tức dễ dàng điều chế.
b. Điều kiện thực hiện khó khăn hơn: nhiệt độ rất cao.
c. Năng lượng tỏa ra với cùng một khối lượng nhiên liệu thì lớn hơn: năng lượng tỏa ra khi tổng hợp 1g hêli gấp 10 lần năng lượng tỏa ra khi phân hạch 1g Urani.
d. Nhiễm môi trường tái sản phẩm cuối cùng của phản ứng nhiệt hạch không có tính phóng xạ nên không gây ô nhiễm môi trường.
3. Trên một số sao người ta tìm thấy các hạt nhân cacbon có vai trò xuất phát điểm của một chuỗi phản ứng tổng hợp (được gọi là chu trình CNO). Hãy hoàn chỉnh các phản ứng đó.
1.
C + 
→ 
N
2.
N → 
C + ?
3.
C + 
→ 
N
4.
N + 
→ 
O
5.
O → 
N + ?
6.
N + 
H → 
C + ?
Giải:
Các phản ứng tổng hợp:
1.
C + 
H → 
N
2.
N → 
C + 
e
3.
C + 
H → 
N
4.
N + 
H → 
O
5.
O → 
N + 
e
6.
N + 
H → 
C + 
He
4. Xét phản ứng:
H + 
H → 
He + 
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:
H = 2,0135u ; 
He = 3,0149u ; 
n = 1,0087u
Năng lượng tỏa ra khi đốt 1 kg than là 30000kJ.
Giải:
Xét phản ứng:
H + 
H → 
He + 
n
a. Năng lượng tỏa ra:
W = (mH + mH – mHe - mn).c2
= (2,0135u + 2,0135u - 3,0149u - l,0087u).c2
= 3,4.10-3.u.c2 = 3,4.10-3.931,5 MeV = 3,1671 MeV
= 3,1671.1,6.10-13 = 5,06736.10-13 J = 5,07.10-13 (J)
b. Mỗi phản ứng cần 2 hạt
H và cho ra 1 hạt 
He
Đốt 1 kg than cho 3.107 J. tương đương với năng lượng tỏa ra bởi N hạt
He
N =
= 5,917.10+19(hạt)
Mỗi phản ứng cần 2 hạt
H
Khối lượng Đơtêri tổng cộng phải cần đến là:
m =
= 
= 3,93 10-4g = 3,93.10-7 (kgđơtêri)
1. Phản ứng nhiệt hạch:
Là phản ứng trong đó hai hay nhiều hạt nhân nhẹ tổng hợp lại thành một hạt nhân nặng hơn.
2. Điều kiện để phản ứng nhiệt hạch xảy ra:
Nhiệt độ cao khoảng 100 triệu độ.
Mật độ hạt nhân trong plasma phải đủ lớn.
Thời gian duy trì trạng thái plasma ở nhiệt độ cao 100 triệu độ phải đủ lớn.
3. Năng lượng nhiệt hạch:
Phản ứng nhiệt hạch tỏa ra năng lượng rất lớn.
Năng lượng nhiệt hạch là nguồn gốc năng lượng của hầu hết các sao.
4. Ưu việt của năng lượng nhiệt hạch:
Nguồn nguyên liệu dồi dào.
Phản ứng nhiệt hạch không gây ô nhiễm môi trường
B. TRẢ LỜI CÂU HỎI C1 SGK VẬT LÝ 12 BÀI 39
C1. Hãy tìm ra kết quả này dựa vào các số liệu cho trong bảng ở cuối sách.
Trả lời:
H + H = He + Khối lượng của các hạt nhân là:
mD= 2,01345 u ; mT= 3,0155 u
mα= 4,0015 u ; mn = 1,00866 u
Năng lượng tỏa ra khi tổng hợp 1 hạt nhân α là:
W = (mD + mT - mα - mn).c2
= (2,01345 u + 3,0155 u - 4,0015 u - 1,00866 u).c2
= 0,01879.c2 = 0,01879. l,66055.10-27.9.1016
= 0,2808.10-11 J
=
e.v= 0,1755.108 ev = 17,55(MeV)
C. TRẢ LỜI CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP SGK VẬT LÝ 12 BÀI 39 TRANG 203
1. Hãy nêu lên các điều kiện để phản ứng nhiệt hạch có thể xảy ra.
Trả lời:
Điều kiện để phản ứng nhiệt hạch có thể xảy ra là:
- Nhiệt độ cao khoảng 100 triệu độ
- Mật độ hạt nhân trong plasma phải đủ lớn
- Thời gian duy trì trạng thái plasma ở nhiệt độ cao 100 triệu độ phải đủ lớn.
2. So sánh (định tính) phản ứng nhiệt hạch và phản ứng phân hạch về các đặc điểm:
a. Nhiên liệu phản ứng;
b. Điều kiện thực hiện;
c. Năng lượng tỏa ra ứng với cùng một khối lượng nhiên liệu;
d. Ô nhiễm môi trường.
Trả lời:
So sánh (định tính) phản ứng nhiệt hạch và phản ứng phân hạch
Với phản ứng nhiệt hạch ta thấy:
a. Nhiên liệu cho phản ứng dồi dào, Đêtêri có sẵn trong thiên nhiên, tức dễ dàng điều chế.
b. Điều kiện thực hiện khó khăn hơn: nhiệt độ rất cao.
c. Năng lượng tỏa ra với cùng một khối lượng nhiên liệu thì lớn hơn: năng lượng tỏa ra khi tổng hợp 1g hêli gấp 10 lần năng lượng tỏa ra khi phân hạch 1g Urani.
d. Nhiễm môi trường tái sản phẩm cuối cùng của phản ứng nhiệt hạch không có tính phóng xạ nên không gây ô nhiễm môi trường.
3. Trên một số sao người ta tìm thấy các hạt nhân cacbon có vai trò xuất phát điểm của một chuỗi phản ứng tổng hợp (được gọi là chu trình CNO). Hãy hoàn chỉnh các phản ứng đó.
1.
C + → N2.
N → C + ?3.
C + → N4.
N + → O5.
O → N + ?6.
N + H → C + ?Giải:
Các phản ứng tổng hợp:
1.
C + H → N2.
N → C + e 3.
C + H → N4.
N + H → O5.
O → N + e 6.
N + H → C + He4. Xét phản ứng:
H + H → He + na. 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:
H = 2,0135u ; He = 3,0149u ; n = 1,0087uNăng lượng tỏa ra khi đốt 1 kg than là 30000kJ.
Giải:
Xét phản ứng:
H + H → He + na. Năng lượng tỏa ra:
W = (mH + mH – mHe - mn).c2
= (2,0135u + 2,0135u - 3,0149u - l,0087u).c2
= 3,4.10-3.u.c2 = 3,4.10-3.931,5 MeV = 3,1671 MeV
= 3,1671.1,6.10-13 = 5,06736.10-13 J = 5,07.10-13 (J)
b. Mỗi phản ứng cần 2 hạt
H và cho ra 1 hạt HeĐốt 1 kg than cho 3.107 J. tương đương với năng lượng tỏa ra bởi N hạt
He N =
= 5,917.10+19(hạt)Mỗi phản ứng cần 2 hạt
H Khối lượng Đơtêri tổng cộng phải cần đến là:
m =
= = 3,93 10-4g = 3,93.10-7 (kgđơtêri)
Bản quyền bài viết thuộc về Sachgiai.com. Ghi nguồn Sách giải.com khi đăng lại bài viết này.