Bom hydrogen (bom H) là một loại vũ khí hạt nhân có sức tàn phá lớn hơn bom nguyên tử (bom A) rất nhiều lần, dù hiện nay cả bom hydrogen và bom nguyên tử đều không được sử dụng trong các cuộc
18/28
Bom hydrogen (bom H) là một loại vũ khí hạt nhân có sức tàn phá lớn hơn bom nguyên tử (bom A) rất nhiều lần, dù hiện nay
cả bom hydrogen và bom nguyên tử đều không được sử dụng trong các cuộc chiến tranh. Sở dĩ bom hydrogen có sức tàn phá lớn như vậy là do nó là sự kết hợp của phản ứng phân hạch của $^{235}U$ (giai đoạn 1) để tạo ra môi trường có nhiệt độ rất cao, cung cấp động năng cho các hạt tham gia phản ứng nhiệt hạch (giai đoạn 2) theo phương trình phản ứng:
\[
^{2}_{1}H + ^{3}_{1}H \;\Rightarrow\; ^{4}_{2}He + ^{1}_{0}n + 17{,}6\,\text{MeV}
\]
Giả sử năng lượng tỏa ra từ quá trình phân hạch còn lại sau khi tạo phản ứng nhiệt hạch là $2{,}8\cdot 10^{10}\,\text{J}$ và khối lượng $^{4}_{2}He$ được tạo thành từ một vụ nổ bom hydrogen trong thí nghiệm vũ khí hạt nhân là $200\,\text{g}$ thì sức tàn phá của quả bom này tương đương với khoảng bao nhiêu tấn thuốc nổ TNT? Biết rằng năng lượng tỏa ra khi một tấn thuốc nổ TNT cháy hoàn toàn là $4{,}2\cdot 10^{9}\,\text{J}$; khối lượng nguyên tử bằng số khối của nguyên tử đó tính theo đơn vị amu.
20 197,14 tấn.
20 190,48 tấn.
20 167 tấn.
20 188 tấn.
Đáp án đúng là D
Số nguyên tử $^{4}_{2}He$ được tạo thành từ một vụ nổ bom hydrogen trong thí nghiệm vũ khí hạt nhân là:
\[
N = \frac{m}{M} \cdot N_A = \frac{200}{4} \cdot 6{,}02 \cdot 10^{23} = 3{,}01 \cdot 10^{25}\ \text{nguyên tử}
\]
Tổng năng lượng tỏa ra của các phản ứng nhiệt hạch là:
\[
3{,}01 \cdot 10^{25} \cdot 17{,}6 \cdot 10^{6} \cdot 1{,}6 \cdot 10^{-19}
= 8{,}47616 \cdot 10^{13}\,(J)
\]
Tổng năng lượng tỏa ra từ một vụ nổ bom hydrogen trong thí nghiệm vũ khí hạt nhân là:
\[
2{,}8 \cdot 10^{10} + 8{,}47616 \cdot 10^{13}\,(J)
\]
Lượng thuốc nổ TNT cháy hoàn toàn để có năng lượng tỏa ra bằng với năng lượng tỏa ra từ một vụ nổ bom hydrogen trong thí nghiệm vũ khí hạt nhân đã cho là:
\[
\frac{2{,}8 \cdot 10^{10} + 8{,}47616 \cdot 10^{13}}{4{,}2 \cdot 10^{9}}
= 20\,188\ \text{tấn}
\]