Một quả bom sử dụng năng lượng từ các phản ứng nhiệt hạch để nén nguồn nhiên liệu

Câu hỏi số 943931:

Vận dụng

Một quả bom sử dụng năng lượng từ các phản ứng nhiệt hạch để nén nguồn nhiên liệu nhằm tăng sức công phá lên hàng chục, hàng trăm lần. Nhiên liệu tổng hợp cho phản ứng nhiệt hạch này là hạt nhân Đoteri $\left( {{}_{1}^{2}H} \right)$, diễn ra theo phương trình:

$5_{1}^{2}H\rightarrow_{2}^{3}He +_{2}^{4}He +_{1}^{1}H + 2n$. Lấy khối lượng các hạt ${}_{1}^{1}H;_{1}^{2}H;_{2}^{3}He;_{2}^{4}He$ và neutron lần lượt là 1,0079u; 2,0141u; 3,0160u; 4,0026u và 1,0087u. Cho 1uc² = 931,5MeV. Quả bom đó có 150kg Đoteri tham gia thực hiện phản ứng tổng hợp, năng lượng tỏa ra từ quả bom là

A. 2,2.10²⁹MeV.

B. 6,8.10²⁸MeV.

C. 2,2.10²⁸MeV.

D. 6,8.10²⁹ MeV.

Đáp án đúng là: A

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:943931

Phương pháp giải

+ Tính độ hụt khối: $\Delta m = m_{tr} - m_{sau}$.

+ Tính năng lượng tỏa ra mỗi phản ứng: $Q = \Delta mc^{2}$.

+ Tính số hạt (N) Đơteri có trong 150 kg.

+ Tính số phản ứng (n) cần để tổng hợp N hạt Đơteri.

+ Tính năng lượng toả ra từ quả bom: $E = nQ$.

Giải chi tiết

Tổng khối lượng trước phản ứng: $m_{tr} = 5.2,0141u = 10,0705u$

Tổng khối lượng sau phản ứng:

$m_{sau} = m_{{}^{3}He} + m_{{}^{4}He} + m_{{}^{1}H} + 2m_{n}$

$\left. \Rightarrow m_{sau} = 3,0160 + 4,0026 + 1,0079 + 2.1,0087 = 10,0439u \right.$

Độ hụt khối: $\Delta m = m_{tr} - m_{sau} = 10,0705 - 10,0439 = 0,0266u$

Năng lượng tỏa ra mỗi phản ứng:

$Q = \Delta m.c^{2} = 0,0266.931,5 \approx 24,7779MeV$

Số hạt Đơteri có trong 150 kg:

$N_{{}^{2}H} = \dfrac{m}{M} \cdot N_{A} = \dfrac{150.10^{3}}{2}.6,022.10^{23} = 4,5165.10^{28}$ (hạt)

Vì mỗi phản ứng cần 5 hạt ${}_{1}^{2}H$, nên tổng số phản ứng là:

$n = \dfrac{4,5165.10^{28}}{5} = 9,033.10^{27}$ (phản ứng)

Tổng năng lượng tỏa ra từ quả bom:

$E = n.Q = 9,033.10^{27}.24,7779 \approx 2,238.10^{29}MeV$

Đáp án cần chọn là: A

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.