Bom nhiệt hạch dùng phản ứng: $_1^2\text{D} + {}_1^3\text{T} \to {}_2^4\text{He} + {}_0^1\text{n}$.

17/28

Bom nhiệt hạch dùng phản ứng: $_1^2\text{D} + {}_1^3\text{T} \to {}_2^4\text{He} + {}_0^1\text{n}$. Biết khối lượng của các nguyên tử $_1^2\text{D}, {}_1^3\text{T}, {}_2^4\text{He}$ và $_0^1\text{n}$ lần lượt là 2,0141 u; 3,0160 u; 4,0026 u và 1,0087 u. Lấy $1\,u c^2 = 931{,}5\,\text{MeV}$. Năng lượng tỏa ra của quá trình phản ứng hạt nhân được xác định bởi biểu thức $\Delta E = (m_{\text{trước}} - m_{\text{sau}})c^2$ với $m_{\text{trước}}$ và $m_{\text{sau}}$ lần lượt là tổng khối lượng của các hạt trước và sau phản ứng. Nếu có 1 kg helium được tạo thành do vụ nổ của bom nhiệt hạch thì năng lượng tỏa ra xấp xỉ bằng

$2{,}63\cdot 10^{24}\ \text{MeV}$.

$2{,}63\cdot 10^{27}\ \text{MeV}$.

$2{,}63\cdot 10^{24}\ \text{J}$.

$2{,}63\cdot 10^{27}\ \text{J}$.

Giải thích

Đáp án đúng là B

Năng lượng tỏa ra cho 1 phản ứng tạo ra 1 hạt $_2^4\text{He}$:
$\Delta E = (m_{\text{trước}} - m_{\text{sau}})c^2 = (2{,}0141 + 3{,}0160 - 4{,}0026 - 1{,}0087)u c^2
= 0{,}0188\,u c^2 = 0{,}0188 \cdot 931{,}5\ \text{MeV} \approx 17{,}5122\ \text{MeV}.$

Số hạt $_2^4\text{He}$ có trong $1\,\text{kg}$:
$N = \dfrac{m}{M}\,N_A = \dfrac{1000}{4{,}0026}\cdot 6{,}02\cdot 10^{23}.$

Năng lượng tỏa ra khi tạo $1\,\text{kg}$ helium:
$E = N\cdot \Delta E \approx \dfrac{1000}{4{,}0026}\cdot 6{,}02\cdot 10^{23}\cdot 17{,}5122\ \text{MeV}
\approx 2{,}63\cdot 10^{27}\ \text{MeV}.$