Giải SBT Vật lí 12 Chân trời sáng tạo Bài 16. Phản ứng phân hạch, phản ứng nhiệt hạch và ứng dụng

Năng lượng của Mặt Trời và các ngôi sao trong vũ trụ đều có nguồn gốc từ các phản ứng nhiệt hạch, bắt đầu từ

15/15

Năng lượng của Mặt Trời và các ngôi sao trong vũ trụ đều có nguồn gốc từ các phản ứng nhiệt hạch, bắt đầu từ việc đốt cháy hydrogen để tạo thành helium (được gọi là chu trình proton – proton). Xét một ngôi sao đã đốt cháy hoàn toàn hydrogen thành helium và coi rằng các hạt nhân helium tạo thành đều tham gia vào quá trình ba – alpha theo phương trình: H24e+H24e+H24e→C612+7,275MeV. Nếu khối lượng của ngôi sao vào thời điểm đó là 4.1030 kg (khi tất cả hạt nhân trong ngôi sao đều là helium) và công suất toả nhiệt của ngôi sao là 3,8.1030 W thì sau bao lâu toàn bộ hạt nhân H24e chuyển hoá hoàn toàn thành C612? Cho biết số Avogadro là NA ≈ 6,022.1023 mol-1.

0/3000 ký tự
Giải thích

Số lượng hạt nhân H24e trong ngôi sao là: N=4·1030·1034·6,022·1023=6,022·1056 hạt

Vì một phản ứng nhiệt hạch cần sử dụng 3 hạt nhân H24e nên tổng năng lượng toả ra của ngôi sao trong quá trình ba - alpha là: Q=6,022·10563·7,275·106·1,6·10-19≈2,34·1044J

Thời gian để toàn bộ hạt nhân H24e chuyển hoá hoàn toàn thành C612 là:

t=QP=2,34·10443,8·1030≈6,16·1013s≈1,95 triệu năm.