Năng lượng liên kết riêng ($BE/A$) là đại lượng đặc trưng cho độ bền vững của hạt nhân.

Năng lượng liên kết riêng ($BE/A$) là đại lượng đặc trưng cho độ bền vững của hạt nhân. Giá trị này càng lớn, hạt nhân càng khó bị phá vỡ. Đồ thị Hình 1 biểu diễn sự phụ thuộc của $BE/A$ vào số khối $A$.

Đồ thị này thể hiện năng lượng liên kết trên mỗi nucleon đối với một số hạt nhân. Hạt trở nên ổn định hơn khi năng lượng liên kết trên mỗi nucleon tăng lên.

Quan sát đồ thị, ta thấy các hạt nhân có số khối trung bình ($50 < A < 80$) là bền vững nhất, với đỉnh cao nhất là ${}_{26}^{56}\text{Fe}$. Tuy nhiên, ở vùng hạt nhân nhẹ, đồ thị không tăng đều mà xuất hiện các "đỉnh" nhọn bất thường tại ${}_{2}^{4}\text{He}$, ${}_{6}^{12}\text{C}$ và ${}_{8}^{16}\text{O}$. Để giải thích sự ổn định đặc biệt này, các nhà vật lý đề xuất mô hình cụm alpha (Hình 2). Theo đó, các hạt nhân này được cấu tạo từ các nhóm hạt alpha (${}_{2}^{4}\text{He}$) liên kết chặt chẽ với nhau, tạo nên trạng thái năng lượng thấp và bền vững hơn so với cấu trúc nucleon đơn lẻ.

Trả lời cho các câu 1, 2, 3, 4, 5 dưới đây:

Câu hỏi số 1:

Nhận biết

Dựa trên đồ thị Hình 1, khi một hạt nhân rất nặng như ${}_{92}^{238}\text{U}$ bị vỡ thành hai hạt nhân trung bình (phản ứng phân hạch), năng lượng liên kết riêng của hệ sẽ thay đổi như thế nào?

A. Tăng lên, dẫn đến hệ trở nên bền vững hơn và giải phóng năng lượng.

B. Giảm xuống, dẫn đến hệ kém bền vững hơn và hấp thụ năng lượng.

C. Không thay đổi vì tổng số nucleon được bảo toàn.

D. Giảm về 0 vì cấu trúc hạt nhân ban đầu đã bị phá hủy hoàn toàn.

Đáp án đúng là: A

Xem lời giải

Câu hỏi:860648

Phương pháp giải

Năng lượng liên kết riêng ($\varepsilon$) là đại lượng đặc trưng cho độ bền vững của hạt nhân.

Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững.

Phản ứng hạt nhân luôn có xu hướng tạo ra các hạt nhân bền vững hơn (có $\varepsilon$ cao hơn).

Giải chi tiết

Dựa vào đồ thị Hình 1, hạt nhân ${}_{92}^{238}\text{U}$ nằm ở vùng có số khối lớn ($A > 200$) với $\varepsilon \approx 12 \times 10^{- 13}\text{J/nucleon}$.

Khi phân hạch tạo thành các hạt nhân trung bình ($A \approx 50\text{ đến }95$), giá trị $\varepsilon$ tăng lên (tiến gần về phía đỉnh Fe-56 có $\varepsilon \approx 14 \times 10^{- 13}\text{J/nucleon}$).

Vì $\varepsilon$ tăng, hệ trở nên bền vững hơn và giải phóng năng lượng.

Đáp án cần chọn là: A

Câu hỏi số 2:

Thông hiểu

Tại sao hạt nhân Hyđrô (${}_{1}^{1}\text{H}$) không xuất hiện trong cả hai hình dữ liệu trên?

A. Vì Hyđrô là hạt nhân nhẹ nhất nên năng lượng liên kết riêng quá nhỏ, không thể vẽ được.

B. Vì hạt nhân ${}_{1}^{1}\text{H}$ chỉ gồm một proton duy nhất, không có lực liên kết hạt nhân giữa các nucleon.

C. Vì mô hình cụm alpha (Hình 2) chỉ áp dụng cho các hạt nhân có số neutron lớn hơn số proton.

D. Vì ${}_{1}^{1}\text{H}$ là hạt nhân không bền vững, luôn có xu hướng kết hợp thành Deuterium.

Đáp án đúng là: B

Xem lời giải

Câu hỏi:860649

Phương pháp giải

Định nghĩa năng lượng liên kết là năng lượng cần thiết để liên kết các nucleon (proton và neutron) lại với nhau.

Giải chi tiết

Hạt nhân Hyđrô thường (${}_{1}^{1}\text{H}$) chỉ chứa duy nhất một proton. Do không có sự liên kết giữa các nucleon khác nhau, năng lượng liên kết riêng của nó bằng 0, vì vậy nó không được biểu diễn trên đồ thị so sánh độ bền liên kết giữa các nucleon.

Đáp án cần chọn là: B

Câu hỏi số 3:

Vận dụng

Một nhà khoa học giả định rằng: "Hạt nhân càng chứa nhiều cụm alpha liên kết với nhau thì năng lượng liên kết riêng của nó phải càng lớn". Tuy nhiên, dữ liệu thực tế từ Hình 1 cho thấy hạt nhân Bery (${}_{4}^{8}\text{Be}$ - gồm 2 cụm alpha) nằm ở một "vùng lõm" và kém bền hơn so với hạt alpha (${}_{2}^{4}\text{He}$) đơn lẻ. Kết luận nào sau đây giải thích hợp lý nhất cho hiện tượng này dựa trên tư duy khoa học?

A. Giả định trên là sai vì số lượng cụm alpha không ảnh hưởng đến độ bền hạt nhân.

B. Do lực đẩy tĩnh điện giữa 4 proton trong Bery lớn hơn nhiều so với lực liên kết hạt nhân giữa 2 cụm alpha.

C. Việc hình thành hệ 2 cụm alpha không tạo ra đủ sự hụt khối để đạt tới trạng thái năng lượng thấp hơn so với 2 hạt alpha đứng tách biệt.

D. Vì cấu trúc của ${}_{4}^{8}\text{Be}$ là cấu trúc mạch thẳng, không phải cấu trúc đóng kín như ${}_{6}^{12}\text{C}$ hay ${}_{8}^{16}\text{O}$.

Đáp án đúng là: C

Xem lời giải

Câu hỏi:860650

Phương pháp giải

Một hệ vật lý ổn định nhất khi nó ở trạng thái năng lượng thấp nhất.

Giải chi tiết

Trong trường hợp của Bery-8, tổng năng lượng của hệ gồm 2 cụm alpha liên kết lại không thấp hơn (không hụt khối nhiều hơn) so với tổng năng lượng của 2 hạt alpha khi đứng riêng lẻ. Do đó, nó không đạt được trạng thái bền vững hơn và có xu hướng dễ dàng tách ngược lại thành 2 hạt alpha.

Đáp án cần chọn là: C

Câu hỏi số 4:

Thông hiểu

Mỗi phát biểu sau đây là Đúng hay Sai khi phân tích về độ bền hạt nhân?

	Đúng	Sai
a) Theo Hình 1, năng lượng cần thiết để tách một nucleon ra khỏi ${}_{8}^{16}\text{O}$ lớn hơn so với ${}_{26}^{56}\text{Fe}$.
b) Hình 2 gợi ý rằng ${}_{6}^{12}\text{C}$ có thể được coi là một hệ liên kết của 3 hạt alpha.
c) Các hạt nhân nằm bên phải đỉnh Sắt ($A > 56$) có xu hướng thực hiện phản ứng nhiệt hạch để tăng độ bền.
d) Xu hướng chung của các hạt nhân tự nhiên là biến đổi để đạt tới trạng thái có năng lượng liên kết riêng cực đại.

Đáp án đúng là: Đ; Đ; S; Đ

Xem lời giải

Câu hỏi:860651

Phương pháp giải

Quan sát đồ thị Hình 1 và lý thuyết về năng lượng liên kết riêng.

Giải chi tiết

a. Đúng. ${}_{26}^{56}\text{Fe}$ nằm ở đỉnh đồ thị, có $\varepsilon$ lớn nhất nên cần nhiều năng lượng nhất để tách nucleon.

b. Đúng. ${}_{6}^{12}\text{C}$ có số khối $A = 12$, tương ứng với $3 \times 4$ ($3$ cụm alpha).

c. Sai. Các hạt nhân bên phải đỉnh Sắt là hạt nhân nặng, có xu hướng phân hạch (tách ra) chứ không phải nhiệt hạch (hợp nhất) để tăng độ bền.

d. Đúng. Trạng thái có năng lượng liên kết riêng cực đại là trạng thái bền vững nhất mà các hạt nhân hướng tới.

Đáp án cần chọn là: Đ; Đ; S; Đ

Câu hỏi số 5:

Vận dụng

Trong các ngôi sao già, quá trình "ba hạt alpha" xảy ra khi ba hạt nhân ${}_{2}^{4}\text{He}$ hợp nhất để tạo thành một hạt nhân ${}_{6}^{12}\text{C}$. Cho biết năng lượng liên kết của mỗi hạt ${}_{2}^{4}\text{He}$ là $4,53 \times 10^{- 12}\text{J}$ và của hạt ${}_{6}^{12}\text{C}$ là $14,84 \times 10^{- 12}\text{J}$. Hãy tính năng lượng tỏa ra khi tổng hợp được $2,4\text{gam}$ Carbon-12 từ quá trình này. (Cho $N_{A} = 6,022 \times 10^{23}\text{mol}^{- 1}$, khối lượng mol của Carbon-12 là $12\text{~g/mol}$). Biết năng lượng tỏa ra bằng $x.10^{11}J$. Tìm $x$ (Kết quả làm tròn đến 1 chữ số thập phân).

Đáp án:

Đáp án đúng là: 1,5

Xem lời giải

Câu hỏi:860652

Phương pháp giải

Năng lượng tỏa ra của một phản ứng: $\Delta E = E_{lk(sau)} - {\sum E_{lk(truoc)}}$.

Tổng năng lượng: $Q = N.\Delta E$ (với $N$ là số hạt nhân Carbon-12 tạo thành).

Giải chi tiết

Năng lượng tỏa ra khi tạo thành một hạt nhân ${}_{6}^{12}\text{C}$ từ 3 hạt ${}_{2}^{4}\text{He}$:

$\Delta E = E_{lk}(^{12}\text{C}) - 3.E_{lk}(^{4}\text{He})$

$\Delta E = 14,84.10^{- 12} - 3.(4,53.10^{- 12}) = 1,25.10^{- 12}\text{(J/phan ung)}$

Số hạt nhân Carbon-12 tạo thành: $N = n.N_{A} = 0,2.6,022.10^{23} = 1,2044.10^{23}$(hạt).

Tổng năng lượng tỏa ra:

$Q = N.\Delta E = 1,2044.10^{23}.1,25 \times 10^{- 12} \approx 1,5 \times 10^{11}\text{(J)}.$

Đáp án cần điền là: 1,5

Quảng cáo

Group 2K8 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> 2K8 Chú ý! Lộ Trình Sun 2026 - 3IN1 - 1 lộ trình ôn 3 kì thi (Luyện thi 26+ TN THPT, 90+ ĐGNL HN, 900+ ĐGNL HCM, 70+ ĐGTD - Click xem ngay) tại Tuyensinh247.com.Đầy đủ theo 3 đầu sách, Thầy Cô giáo giỏi, luyện thi theo 3 giai đoạn: Nền tảng lớp 12, Luyện thi chuyên sâu, Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.