Cách tính Độ hụt khối, Năng lượng liên kết hay, chi tiết - Vật Lí lớp 12

Cách tính Độ hụt khối, Năng lượng liên kết hay, chi tiết

Tài liệu Cách tính Độ hụt khối, Năng lượng liên kết hay, chi tiết Vật Lí lớp 12 sẽ tóm tắt kiến thức trọng tâm về Độ hụt khối, Năng lượng liên kết từ đó giúp học sinh ôn tập để nắm vứng kiến thức môn Vật Lí lớp 12.

1. Phương pháp

Cho khối lượng m hoặc số mol của hạt nhân . Tìm số hạt p, n có trong mẫu hạt nhân đó .

∗ Nếu có khối lượng m suy ra số hạt hạt nhân X là :

∗ Số mol: .

Hằng Số Avôgađrô: NA = 6,023.10²³ nguyên tử/mol

∗ Nếu có số mol suy ra số hạt hạt nhân X là : N = n.N_A (hạt).

    + Khi đó: 1 hạt hạt nhân X có Z hạt proton và (A – Z ) hạt hạt notron.

⇒ Trong N hạt hạt nhân X có : N.Z hạt proton và (A-Z) N hạt notron.

2. Ví dụ

Ví dụ 1: Khối lượng nguyên tử của rađi Ra²²⁶ là m = 226,0254u.

a) Hãy chỉ ra thành phần cấu tạo hạt nhân Rađi?

b) Tính ra kg của 1 mol nguyên tử Rađi, khối lượng 1 hạt nhân, 1 mol hạt nhân Rađi?

c) Tìm khối lượng riêng của hạt nhân nguyên tử cho biết bán kính hạt nhân được tính theo công thức r = r_o.A^1/3, với r_o = 1,4.10^-15 m, A là số khối.

d) Tính năng lượng liên kết của hạt nhân, năng lượng liên kết riêng, biết m_P = 1,007276u, m_n = 1,008665u ; m_e = 0,00549u ; 1u = 931 MeV/c2 .

Hướng dẫn:

a) Rađi hạt nhân có 88 prôton, N = 226 – 88 = 138 nơtron

b) m = 226,0254u. 1,66055.10^-27 = 375,7.10^-27 kg

Khối lượng một mol : m_mol = m.N_A = 375,7.10^-27. 6,022.10²³ = 226,17.10^-3 kg = 226,17 g

Khối lượng một hạt nhân : m_HN = m – Z_me = 259,977u = 3,7524.10^-25kg

Khối lượng 1mol hạt nhân : m_molHN = m_NH.N_A = 0,22589kg

c) Thể tích hạt nhân: V = 4πr³/3 = 4πr_o³A/ 3 .

Khối lượng riêng của hạt nhân:

d) Tính năng lượng liên kết của hạt nhân

ΔE = Δmc² = {Zm_P + (A – Z)m_N – m}c₂ = 1,8107uc² = 1,8107.931 = 1685 MeV

Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân

Ví dụ 2: Theo thuyết tương đối, một êlectron có động năng bằng một nửa năng lượng nghỉ của nó thì êlectron này chuyển động với tốc độ bằng?

Hướng dẫn:

Ví dụ 3: Khí clo là hỗn hợp của hai đồng vị bền là hàm lượng 75,5% và hàm lượng 24,6%. Tính khối lượng của nguyên tử của nguyên tố hóa học clo.

Hướng dẫn:

Ta có: m_cl = 34,969u. 75,4% + 36,966u. 24,6% = 35,46u.

3. Bài tập trắc nghiệm

Bài 1: Phát biểu nào sau đây là ?

A. Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các prôton.

B. Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các nơtron.

C. Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các prôton và các nơtron.

D. Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các prôton, nơtron và electron.

Lời giải:

Đáp án C

Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các prôton và các nơtron.

Bài 2: Phát biểu nào sau đây là ?

A. Đồng vị là các nguyên tử mà hạt nhân của chúng có số khối A bằng nhau.

B. Đồng vị là các nguyên tử mà hạt nhân của chúng có số prôton bằng nhau, số nơtron khác nhau.

C. Đồng vị là các nguyên tử mà hạt nhân của chúng có số nơtron bằng nhau, số prôton khác nhau.

D. Đồng vị là các nguyên tử mà hạt nhân của chúng có khối lượng bằng nhau.

Lời giải:

Đáp án B

Đồng vị là các nguyên tử mà hạt nhân của chúng có cùng số prôton, nhưng khác nhau số nơtron.

Bài 3: Đơn vị nào sau đây không phải là đơn vị khối lượng nguyên tử?

A. Kg;    B. MeV/c;    C. MeV/c²;    D. u

Lời giải:

Đáp án B

Khối lượng nguyên tử được đo bằng các đơn vị: Kg, MeV/c², u.

Bài 4: Định nghĩa nào sau đây về đơn vị khối lượng nguyên tử u là đúng?

A. u bằng khối lượng của một nguyên tử Hyđrô

B. u bằng khối lượng của một hạt nhân nguyên tử Cacbon

C. u bằng khối lượng của một hạt nhân nguyên tử Cacbon

D. u bằng khối lượng của một nguyên tử Cacbon

Lời giải:

Đáp án C

Theo định nghĩa về đơn cị khối lượng nguyên tử: u bằng khối lượng của một hạt nhân nguyên tử Cacbon

Bài 5: Hạt nhân có cấu tạo gồm:

A. 238p và 92n;    B. 92p và 238n;

C. 238p và 146n;    D. 92p và 146n

Lời giải:

Đáp án D

Hạt nhân có cấu tạo gồm: 92p và 146n.

Bài 6: Phát biểu nào sau đây là ?

A. Năng lượng liên kết là toàn bộ năng lượng của nguyên tử gồm động năng và năng lượng nghỉ.

B. Năng lượng liên kết là năng lượng tỏa ra khi các nuclon liên kết với nhau tạo thành hạt nhân.

C. Năng lượng liên kết là năng lượng toàn phần của nguyên tử tính trung bình trên số nuclon.

D. Năng lượng liên kết là năng lượng liên kết các electron và hạt nhân nguyên tử.

Lời giải:

Đáp án B

Khối lượng của một hạt nhân được tạo thành từ nhiều nuclôn thì bé hơn tổng khối lượng của các nuclôn, hiệu số Δm gọi là . Sự tạo thành hạt nhân toả năng lượng tương ứng ΔE = Δmc², gọi là của hạt nhân (vì muốn tách hạt nhân thành các nuclôn thì cần tốn một năng lượng bằng ΔE). Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng ΔE/A càng lớn thì càng bền vững. Năng lượng liên kết là năng lượng tỏa ra khi các nuclon liên kết với nhau tạo thành hạt nhân.

Bài 7: Hạt nhân đơteri có khối lượng 2,0136u. Biết khối lượng của prôton là 1,0073u và khối lượng của nơtron là 1,0087u. Năng lượng liên kết của hạt nhân là

A. 0,67MeV;    B. 1,86MeV;

C. 2,02MeV;    D. 2,23MeV

Lời giải:

Đáp án D

Năng lượng liên kết của hạt nhân là:

ΔE = Δm.c² = (m₀ - m)c² = {[Z.m_p + (A - Z)m_n] - m}c² = 2,23MeV.