Năng lượng của Mặt Trời và các ngôi sao trong vũ trụ đều có nguồn gốc từ các phản ứng nhiệt hạch

Sách bài tập Vật Lí 12 Bài 16: Phản ứng phân hạch, phản ứng nhiệt hạch và ứng dụng - Chân trời sáng tạo

Bài 16.6 (VD) trang 72 Sách bài tập Vật Lí 12: Năng lượng của Mặt Trời và các ngôi sao trong vũ trụ đều có nguồn gốc từ các phản ứng nhiệt hạch, bắt đầu từ việc đốt cháy hydrogen để tạo thành helium (được gọi là chu trình proton – proton). Xét một ngôi sao đã đốt cháy hoàn toàn hydrogen thành helium và coi rằng các hạt nhân helium tạo thành đều tham gia vào quá trình ba – alpha theo phương trình: ${}_2^4\text{He}{+}_2^4\text{He}{+}_2^4\text{He}{\to }_6^{12}\text{C}+7,275\text{MeV}.$ Nếu khối lượng của ngôi sao vào thời điểm đó là 4.10³⁰ kg (khi tất cả hạt nhân trong ngôi sao đều là helium) và công suất toả nhiệt của ngôi sao là 3,8.10³⁰ W thì sau bao lâu toàn bộ hạt nhân ${}_2^4\text{He}$ chuyển hoá hoàn toàn thành ${}_6^{12}\text{C}$? Cho biết số Avogadro là N_A ≈ 6,022.10²³ mol^-1.

Lời giải:

Số lượng hạt nhân ${}_2^4\text{He}$ trong ngôi sao là:

$\mathrm{N}=\frac{4\cdot {10}^{30}\cdot {10}^3}{4}\cdot 6,022\cdot {10}^{23}=6,022\cdot {10}^{56}$ hạt

Vì một phản ứng nhiệt hạch cần sử dụng 3 hạt nhân ${}_2^4\text{He}$ nên tổng năng lượng toả ra của ngôi sao trong quá trình ba - alpha là: $\mathrm{Q}=\frac{6,022\cdot {10}^{56}}{3}\cdot 7,275\cdot {10}^6\cdot 1,6\cdot {10}^{-19}\approx 2,34\cdot {10}^{44}\text{J}$

Thời gian để toàn bộ hạt nhân ${}_2^4\text{He}$ chuyển hoá hoàn toàn thành ${}_6^{12}\text{C}$ là: triệu năm.

Lời giải SBT Vật Lí 12 Bài 16: Phản ứng phân hạch, phản ứng nhiệt hạch và ứng dụng hay khác:

• Câu 16.1 (B) trang 69 Sách bài tập Vật Lí 12: Cho phản ứng hạt nhân: ${}_9^{19} \text{F}{+}_1^1\text{H}{\to }_8^{16}\text{O}+\text{X}.$ X là hạt ....

• Câu 16.2 (B) trang 69 Sách bài tập Vật Lí 12: Phản ứng nhiệt hạch là A. sự biến đổi hạt nhân dưới tác dụng nhiệt ....

• Câu 16.3 (B) trang 69 Sách bài tập Vật Lí 12: Trong các phát biểu sau về phản ứng phân hạch và phản ứng nhiệt hạch ....

• Câu 16.4 (B) trang 70 Sách bài tập Vật Lí 12: Trong một phản ứng hạt nhân, luôn có sự bảo toàn ....

• Câu 16.5 (H) trang 70 Sách bài tập Vật Lí 12: Hạt nhân ${}_{92}^{234}\text{U}$ phát ra hạt ${}_2^4\mathrm{\alpha }$ và biến đổi thành hạt nhân mới ....

• Câu 16.6 (H) trang 70 Sách bài tập Vật Lí 12: Một trong các phản ứng xảy ra trong lò phản ứng là: ....

• Câu 16.7 (H) trang 70 Sách bài tập Vật Lí 12: Trong mỗi phát biểu sau, em hãy chọn đúng hoặc sai ....

• Câu 16.8 (VD) trang 70 Sách bài tập Vật Lí 12: Xét lần lượt hai phản ứng sau: ....

• Câu 16.9 (VD) trang 71 Sách bài tập Vật Lí 12: Bom hydrogen (bom H) là một loại vũ khí hạt nhân có sức tàn phá lớn hơn bom nguyên tử ....

• Bài 16.1 (B) trang 71 Sách bài tập Vật Lí 12: Xác định số hiệu nguyên tử và số khối còn thiếu của các hạt nhân trong các phản ứng sau: ....

• Bài 16.2 (B) trang 72 Sách bài tập Vật Lí 12: Xét phản ứng nhiệt hạch: ${}_1^2\text{H}{+}_1^3\text{H}{\to }_2^4\text{He}{+}_0^1\mathrm{n}.$ ....

• Bài 16.3 (H) trang 72 Sách bài tập Vật Lí 12: Xét phản ứng nhiệt hạch: ${}_1^2\text{H}{+}_1^2\text{H}{\to }_2^4\text{He}$ có năng lượng toả ra là 3,25 MeV ....

• Bài 16.4 (H) trang 72 Sách bài tập Vật Lí 12: Cho một hạt neutron có động năng lớn đến bắn phá hạt nhân ....

• Bài 16.5 (VD) trang 72 Sách bài tập Vật Lí 12: a) Một nhà máy điện hạt nhân có công suất phát điện 1 920 MW ....