Bài tập thuộc bài giảng "Năng lượng liên kết hạt nhân. Làm phản ứng phân tử nhân" - trang bị lí lớp 12 là dạng bàithường xuyên lộ diện trong đề thi THPTQG. Bởi vì vậy, girbakalim.net biên soạn bài xích giảng này nhằm cung ứng cho những em những lý thuyết tổng quan cùng các cách thức giải bài bác tập một cách hệ thống, dễ hiểu nhất.
Bạn đang xem: Công thức tính năng lượng liên kết
BÀI 36. NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
I. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM
1. Lực phân tử nhân
+ những nuclôn trong hạt nhân hút nhau bằng một lực rất mạnh tạo cho hạt nhân bền vững. Các lực hút đó gọi là lực hạt nhân.
+ Lực hạt nhân không phải là lực tĩnh điện vì chưng lực hạt nhân luôn là lực hút giữa hai prôtôn, giữa hai nơtrôn với giữa một prôtôn với 1 nơtrôn. Nói cách khác, lực hạt nhân không phụ thuộc vào năng lượng điện tích.
+ Lực hạt nhân chưa phải lực hấp dẫn vì độ mạnh lực thu hút giữa các nuclôn trong phân tử nhân vào kích cỡ (6,6726.10^-11fracleft( 1,67262.10^-27 ight)^2left( 1,2.10^-15 ight)^2approx 12,963.10^-35 extN ext.)
Kết luận:
Lực phân tử nhân không có cùng thực chất với lực tĩnh năng lượng điện hay lực hấp dẫn; nó là một loại lực mới truyền can dự giữa những nuclôn trong phân tử nhân. Lực này còn được gọi là lực liên tưởng mạnh.Lực hạt nhân chỉ phân phát huy tính năng trong phạm vi kích cỡ hạt nhân (» 10-15 m), ở không tính phan vi này, tức là nếu khoảng cách giữa các nuclôn lớn hơn size hạt nhân thì lực hạy nhân sụt giảm nhanh xuống không.2. Độ hụt khối
+ cân nặng của một hạt nhân luôn nhỏ hơn tổng trọng lượng của những nuclôn tạo thành hạt nhân đó.
+ Đối với hạt nhân (_Z^AX) thì độ hụt khối của phân tử nhân là: Δm = Z.mp + (A – Z).mn – mX.
3. Năng lượng liên kết
+ năng lượng liên kết của một phân tử nhân được xem bằng tích của độ hụt khối của phân tử nhân với quá số c2:
Wlk = Δm.c2.
+ Đối với hạt nhân (_Z^AX) thì tích điện liên kết của phân tử nhân là: Wlk =
4. Tích điện liên kết riêng
+ mức độ bền bỉ của một hạt nhân không những dựa vào vào tích điện liên kết mà còn dựa vào vào số nuclôn của hạt nhân đó. Vị vậy tín đồ ta định nghĩa tích điện liên kết riêng, kí hiệu là (frac extW_lkA), là yêu đương số giữa năng lượng liên kết Wlk và số nuclôn A. Đại lượng này đặc thù cho nút độ bền bỉ của phân tử nhân.
Ví dụ:
Hạt nhân | (_92^235U) | (_28^56F exte) | (_55^142C exts) | (_40^90Z extr) |
(frac extW_lkA) (MeV/nuclôn) | 7,6 | 8,8 | 8,3 | 8,7 |
+ năng lượng liên kết riêng càng bự thì hạt nhân càng bền vững.
+ những hạt nhân bền vững có (frac extW_lkA) lớn số 1 vào kích thước 8,8 MeV/nuclôn; đó là đầy đủ hạt nhân nằm tại khoảng giữa của bảng tuần trả ứng cùng với 50
5. Phản bội ứng phân tử nhân
+ Định nghĩa: làm phản ứng hạt nhân là quá trình các hạt nhân liên tưởng với nhau và chuyển đổi thành hạt nhân khác.
+ Phân loại: phản ứng phân tử nhân tự phát (phóng xạ) và phản ứng hạt nhân kích yêu thích (nhiệt hạch, phân hạch).
Bảng đối chiếu đặc tính của làm phản ứng hạt nhân và phản ứng hóa học
Phản ứng hóa học | Phản ứng phân tử nhân |
Biến đổi các phân tử | Biến đổi các hạt nhân |
Bảo toàn những nguyên tử | Biến đổi các nguyên tố |
Bảo toàn trọng lượng nghỉ | Không bảo toàn cân nặng nghỉ |
+ các định giải pháp bảo toàn trong bội phản ứng hạt nhân: bảo toàn năng lượng điện tích, bảo toàn số khối, bảo toàn năng lượng toàn phần, bảo toàn hễ lượng.
Xét phản nghịch ứng phân tử nhân: (_Z_1^A_1A+_Z_2^A_2Bxrightarrow_Z_3^A_3X+_Z_4^A_4Y)
Định lý lẽ bảo toàn điện tích: Z1 + Z2 = Z3 + Z4 (các số Z có thể âm)Định quy định bảo toàn số nuclôn: A1 + A2 = A3 + A4 (các số A luôn luôn không âm)Chú ý: Số hạt nơtron (A – Z) ko bảo toàn trong bội nghịch ứng hạt nhân.
+ năng lượng tỏa ra, thu vào của phản ứng hạt nhân: W = (mtrước – msau).c2 ≠ 0
⇒ mtrước > msau: phản ứng phân tử nhân tỏa năng lượng
⇒ mtrước
II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
Dạng 1. Tích điện liên kết – tích điện liên kết riêng của hạt nhân
− Xét phân tử nhân (_Z^AX) tất cả Z prôtôn với (A − Z) notron
⇒ Độ hụt khối của phân tử nhân: (Delta m=left( Z.m_p+N.m_n ight)-m_X)
⇒ tích điện liên kết hạt nhân: ( extW_lk=Delta m.c^2=left< left( Z.m_p+N.m_n ight)-m_X ight>.c^2)
⇒ tích điện liên kết riêng của phân tử nhân: ( extW_lkr=frac extW_lkA)
Dạng 2. Năng lượng trong bội phản ứng phân tử nhân
Xét phản nghịch ứng hạt nhân: (_Z_1^A_1A+_Z_2^A_2Bxrightarrow_Z_3^A_3X+_Z_4^A_4Y)
− năng lượng phản ứng phân tử nhân W được tính qua những công thức sau:
(eginarray*20l W = left( m_tr - m_s ight).c^2\ ;;;;; = left( Delta m_s - Delta m_tr ight).c^2 = mW_Lkleft( ms ight) - mW_Lkleft( mtr ight)\ ;;;;; = K_s - K_tr endarray)
Trong đó: (m_tr,Delta m_tr, mW_Lk(tr),K_tr) lần lượt là tổng khối lượng, độ hụt khối, tích điện liên kết, động năng những hạt nhân trước phản ứng. (m_s,Delta m_s, mW_Lkleft( ms ight),K_s) lần lượt là tổng khối lượng, độ hụt khối, tích điện liên kết, đụng năng những hạt nhân sau làm phản ứng.
− làm phản ứng thu, tỏa năng lượng: (left{ eginarrayl mW > 0 o tỏa năng lượng;\ mW Chú ý: Số phân tử nhân vào m (g) chất được khẳng định theo công thức: (N=fracmM.N_A)
Dạng 3. Tìm động năng của hạt trong bội nghịch ứng phân tử nhân
Xét bội nghịch ứng phân tử nhân: (_Z_1^A_1A+_Z_2^A_2Bxrightarrow_Z_3^A_3X+_Z_4^A_4Y)
− Định luật pháp bảo toàn cồn lượng: (vecp_1+vecp_2=vecp_3+vecp_4)
− Định dụng cụ bảo toàn tích điện toàn phần: (m_1c^2+K_1+m_2c^2+K_2=m_3c^2+K_3+m_4c^2+K_4)
− mối quan hệ giữa hễ lượng và cồn năng: (left{ eginarrayl phường = mv\ K = frac12mv^2 endarray ight. Rightarrow phường = sqrt 2mK )
III. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA
Câu C1 (trang 184 SGK đồ vật lí 12):
Giải phù hợp rõ hơn bảng 36.1.
Phản ứng hóa học | Phản ứng phân tử nhân |
Biến đổi những phân tử | Biến đổi các hạt nhân |
Bảo toàn những nguyên tử | Biến đổi các nguyên tố |
Bảo toàn cân nặng nghỉ | Không bảo toàn khối lượng nghỉ |
Trả lời:
Phản ứng hóa học | Phản ứng phân tử nhân |
2Na + 2HCl → 2NaCl + H2 | (_2^4He+_7^14N+1,1MeV o _1^2H+_8^17O) |
| Có sự biến đổi các phân tử như: HCl đổi thành NaCl | Có sự biến hóa các hạt nhân như: phân tử nhân có mặt khác với hạt nhân ban đầu. |
| Có sự bảo toàn những nguyên tử: Số những nguyên tử trước với sau bội phản ứng bởi nhau | Có sự thay đổi các nguyên tố: như các hạt nhân (_2^4He;,_7^14N) biến đổi thành các hạt nhân (_1^2H;_8^17O) |
| Bảo toàn trọng lượng nghỉ: Tổng trọng lượng nghỉ trước và sau phản nghịch ứng bằng nhau | Không bảo toàn trọng lượng nghỉ: tổng trọng lượng nghỉ của những hạt sinh ra to hơn tổng khối lượng nghỉ của các hạt ban đầu. |
Bài 1 (trang 187 SGK đồ Lí 12):
Hãy lựa chọn câu đúng.
Năng lượng liên kết riêng
A. kiểu như nhau với mọi hạt nhân. B. lớn nhất với những hạt nhân nhẹ.
C. lớn nhất với những hạt nhân trung bình. D. lớn độc nhất với những hạt nhân nặng.
Lời giải: chọn C.
+ các hạt nhân chắc chắn có năng lượng liên kết riêng lớn số 1 vào cỡ 8,8 MeV/nuclôn; kia là mọi hạt nhân nằm tại vị trí khoảng giữa của bảng tuần trả ứng cùng với 50
Bài 2 (trang 187 SGK đồ dùng Lí 12):
Hãy chọn câu đúng.
Bản hóa học lực shop giữa những nuclôn trong hạt nhân là
A. lực tĩnh điện. B. lực hấp dẫn.
C. lực điện từ. D. lực can dự mạnh.
Lời giải: lựa chọn D.
Bản hóa học lực can dự giữa các nuclôn trong phân tử nhân là lực hệ trọng mạnh.
Bài 3 (trang 187 SGK thiết bị Lí 12):
Phạm vi tác dụng của lực cửa hàng mạnh trong hạt nhân là bao nhiêu?
A. 10-13 cm. B. 10-8 cm. C. 10-10 cm. D. Vô hạn
Lời giải: lựa chọn A.
Các nuclôn link với nhau vị lực phân tử nhân. Lực phân tử nhân không có cùng bản chất với lực tĩnh năng lượng điện hay lực hấp dẫn, nó là loại lực bắt đầu truyền liên tưởng giữa các nuclôn trong phân tử nhân (lực liên can mạnh). Lực hạt nhân chỉ phát huy tác dụng trong phạm vi kích thước hạt nhân (10-15 m = 10-13 cm).
Bài 4 (trang 187 SGK trang bị Lí 12):
Hạt nhân làm sao có năng lượng liên kết riêng khủng nhất?
A. Heli. B. Cacbon. C. Sắt. D. Urani.
Lời giải: lựa chọn C.
Các phân tử nhân bền bỉ có năng lượng liên kết riêng lớn nhất vào khuôn khổ 8,8 MeV/nuclôn; kia là đều hạt nhân nằm ở khoảng thân của bảng tuần hoàn ứng với 50 vì chưng hạt nhân sắt (A = 56) gồm số khối lượng trung bình nằm trong khoảng 50 > A > 80 đề xuất có năng lượng liên kết riêng lớn nhất trong 4 phân tử nhân sẽ cho.
Bài 5 (trang 187 SGK đồ dùng Lí 12):
Năng lượng link của _10^20Ne là 160,64 MeV. Xác định cân nặng của nguyên tử (_10^20Ne.)
Lời giải:
Năng lượng links của phân tử nhân (_10^20Ne) là: Wlk = Δm.c2 = (10mp + 10mn – mNe).c2 = 160,64 MeV.
Khối lượng phân tử nhân (_10^20Ne) là:
(eginarrayl m_ mhn = frac1c^2left< left( 10m_ mp + 10m_ mn ight)c^2 - W_ mlk ight> = 10m_ mp + 10m_ mn - fracW_ mlkc^2\ ,,,,,,,, = 10(1,00728 + 1,00866) - frac160,64931,5 = 20,1594 - 0,17245 = 19,98695 mu endarray)
Khối lượng nguyên tử (_10^20Ne) ta cộng thêm với khối lượng của 10 êlectron, ta có:
mnt = mhn + 10me = 19,98695u + 10.0,00055u = 19,98695u.
Bài 6 (trang 187 SGK đồ gia dụng Lí 12):
Khối lượng nguyên tử của (_28^56F exte) là 55,934939u. Tính Wlk với (frac extW_lkAcdot)
Lời giải:
Năng lượng link của phân tử nhân (_28^56F exte) là:
Wlk = <(26mp + 30mn) – (mFe – 26me)>.c2
= <(26.1,00728u + 30.1,0086u) – (55,934939u – 26.0,00055u)>.c2
= 0,528441u.c2 = 0,528441.931,5 MeV ≈ 492,242792 MeV.
Năng lượng link riêng của hạt nhân (_28^56F exte) là: (frac extW_lk56=frac492,24279256=8,79) MeV/nuclôn.
Bài 7 (trang 187 SGK thứ Lí 12):
Hoàn chỉnh những phản ứng sau:
(eginarrayl _3^6Li + ? o _7^4Be + _0^1n\ _5^10B + ? o _3^7Li + _2^4He\ _17^35Cl + ? o _16^32S + _2^4He endarray)
Lời giải:
a) (x = -b pm sqrtb^2-4ac over 2a_3^6Li+_Z^AX o _7^4Be+_0^1n)
Áp dụng định nguyên tắc bảo toàn điện tích: 3 + Z = 4 + 0 ⇒ Z = 1
Áp dụng định chế độ bảo toàn số nuclôn: 6 + A = 7 + 1 ⇒ A = 2
Phương trình làm phản ứng là: (_3^6Li+_1^2H o _7^4Be+_0^1n)
b) (_5^10B+_Z^AX o _3^7Li+_2^4He)
Áp dụng định phép tắc bảo toàn điện tích: 5 + Z = 3 + 2 ⇒ Z = 0
Áp dụng định biện pháp bảo toàn số nuclôn: 10 + A = 7 + 4 ⇒ A = 1
Phương trình bội phản ứng là: (_5^10B+_0^1n o _3^7Li+_2^4He)
c) (_17^35Cl+_Z^AX o _16^32S+_2^4He)
Áp dụng định nguyên tắc bảo toàn năng lượng điện tích: 17 + Z = 16 + 2 ⇒ Z = 1
Áp dụng định vẻ ngoài bảo toàn số nuclôn: 35 + A = 32 + 4 ⇒ A = 1
Phương trình phản bội ứng là: (_17^35Cl+_1^1H o _16^32S+_2^4He)
Bài 8 (trang 187 SGK đồ vật Lí 12):
Phản ứng: (_3^6Li+_1^2H o 2left( _2^4He ight)) tỏa năng lượng điện 22,4 MeV. Tính khối lượng nguyên tử của . (Khối lượng của (_1^2H) với (_2^4He) theo thứ tự là 2,01400u cùng 4,00150u).
Lời giải:
Năng lượng lan ra của phản nghịch ứng là:
Khối lượng hạt nhân (_3^6Li) là:
mLi = 0,024047u + 2mHe – mH = 0,024047u + 2.4,00150u – 2,0140u = 6,01307u
Khối lượng nguyên tử (_3^6Li) là:
mnt = mLi + 3.me = 6,01307u + 3.0,00055u = 6,01472u
Bài 9 (trang 187 SGK đồ Lí 12):
Chọn câu sai.
Trong một phản nghịch ứng phân tử nhân, gồm bảo toàn
A. năng lượng. B. động lượng. C. rượu cồn năng. D. năng lượng điện tích.
Lời giải: chọn C.
Các định giải pháp bảo toàn trong phản nghịch ứng phân tử nhân: bảo toàn năng lượng điện tích, bảo toàn số khối, bảo toàn năng lượng toàn phần, bảo toàn hễ lượng.
Bài 10 (trang 187 SGK vật dụng Lí 12):
Phản ứng nào tiếp sau đây thu năng lượng.
A. (_1^1H+_1^2H o _2^3He)
B. (_1^2H+_1^2H o _2^4He)
C. (_1^2H+_1^3H o _2^4He+_0^1n)
D. (_2^4He+_7^14N o _8^17O+_1^1H)
Lời giải: lựa chọn D.
Xem thêm: Lầu Ngưng Bích Ở Đâu - Kiều Ở Lầu Ngưng Bích
Phản ứng thu tích điện là bội phản ứng D: (_2^4He+_7^14N+1,1,,MeV o _8^17O+_1^1H)
Các phản ứng sót lại là bội nghịch ứng tỏa năng lượng:
(eginarrayl _1^1H + _1^2H o _2^3He + 23,8,,MeV\ _1^2H + _1^2H o _2^4He + 5,4,MeV\ _1^2H + _1^3H o _2^4He + _0^1n + 17,6,MeV endarray)
Hy vọng những kỹ năng mà bài xích giảng "Năng lượng link của hạt nhân. Phản ứng hạt nhân" sẽ giúp các em làm cho trôi chảy những bài tập Vật lí lớp 12.