Arktika là tàu phá băng chạy bằng năng lượng hạt nhân của Nga. Với chiều dài 173 m, cao 15 m, tàu được trang bị hai lò phản ứng hạt nhân, mỗi lò có công suất 175 MW, giúp tàu phá lớp băng dày
22/28
Arktika là tàu phá băng chạy bằng năng lượng hạt nhân của Nga. Với chiều dài 173 m, cao 15 m, tàu được trang bị hai lò phản ứng hạt nhân, mỗi lò có công suất 175 MW, giúp tàu phá lớp băng dày đến 3m.
Nếu lò phản ứng này sử dụng năng lượng từ sự phân hạch của U92235, mỗi phân hạch sinh ra trung bình 203 MeV. Cho khối lượng mol của nguyên tử U92235 là 235 g/mol.
a) Trong 940 g U92235 có chứa 2,408.1023 nguyên tử U92235.
b) Trong 1 ngày, mỗi lò tiêu thụ xấp xỉ 1,82 kg U92235.
c) Mỗi kg than đá khi đốt cháy hoàn toàn sẽ tỏa ra nhiệt lượng 27.106 J. Năng lượng nhiệt tỏa ra khi 1 kg U92235 phân hạch hoàn toàn bằng năng lượng nhiệt tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn khoảng 3 tấn than đá.
d) Cho nhiệt nóng chảy riêng của băng ở 0 °C là 334 kJ/kg. Với năng lượng nhiệt tỏa ra khi 1 kg U92235 phân hạch hoàn toàn sẽ làm nóng chảy khối băng có khối lượng xấp xỉ 2,49.108 kg.
| Nội dung | Đúng | Sai |
a | Trong 940 g U92235 có chứa |
| S |
b | Trong 1 ngày, mỗi lò tiêu thụ xấp xỉ 1,82 kg U92235. |
| S |
c | Mỗi kg than đá khi đốt cháy hoàn toàn sẽ tỏa ra nhiệt lượng 27.106 J. Năng lượng nhiệt tỏa ra khi 1 kg U92235 phân hạch hoàn toàn bằng năng lượng nhiệt tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn khoảng 3 tấn than đá. |
| S |
d | Cho nhiệt nóng chảy riêng của băng ở 0 °C là 334 kJ/kg. Với năng lượng nhiệt tỏa ra khi 1 kg U92235 phân hạch hoàn toàn sẽ làm nóng chảy khối băng có khối lượng xấp xỉ | Đ |
|
nguyên tử U92235.
kg.a) Số nguyên tử U92235 chứa trong 940 g U92235 là: N=n.NA=mM.NA=940235.6,02.1023=2,408.1024.
b) Năng lượng nhiệt tỏa ra trong một ngày của mỗi lò bằng P.t=175.106.24.3600=1,512.1013 J.
Số phản ứng phân hạch U92235 xảy ra để cung cấp đủ năng lượng nhiệt 1,512.1013 J bằng số nguyên tử U92235 đã phân hạch và bằng:
1,512.1013203.16.10-13=2758.1024
Khối lượng U92235 đã dùng trong một ngày ở mỗi lò là: m=n.M=NNA.M=2758.10246,02.1028.235≈182 g.
c) Gọi m (kg) là khối lượng than đá đốt cháy hoàn toàn để cung cấp năng lượng nhiệt bằng với năng lượng nhiệt do 1 kg U92235 phân hạch hoàn toàn tỏa ra.
Ta có: m.27.106=N.203.1,6.10-13=1000235.6,02.1023.203.1,6.10-13
Û m≈3 081 633 kg≈3 082 tấn.
d) Năng lượng nhiệt tỏa ra khi 1 kg U92235 phân hạch hoàn toàn bằng:
Q=N.203.1,6.10-13=1000235.6,02.1023.203.1,6.10-13 J.
Khối lượng băng nóng chảy bằng m=Qλ=1000235.6,02.1028.203.1,6.10-13334000≈249 114 027 kg≈2,49.108 kg.