Hạt prôtôn có động năng KP = 2MeV bắn phá vào hạt nhân \({}_3^7Li\) đứng yên, sinh ra hai hạt nhân X có cùng động năng, theo phản ứng hạt nhân sau: \(p + _3^7{\rm{Li}} \to X + X\). Cho biết mP = 1,0073u; mLi = 7,0144u; mX = 4,0015u. 1u = 931MeV/c2. Theo phản ứng trên: để tạo thành 1,5g chất X thì phản ứng toả ra bao nhiêu năng lượng?
Sử dụng định luật bảo toàn điện tích và số khối để viết phương trình phản ứng
Công thức tính năng lượng toả ra của phản ứng: ∆E = (mt – ms)c2
(mt, ms lần lượt là tổng khối lượng của các hạt trước và sau phản ứng)
Công thức liên hệ giữa khối lượng và số hạt: N = m.NA/A
Phương trình phản ứng: \(p + {}_3^7Li \to {}_2^4X + {}_2^4X\)
Năng lượng toả ra sau mỗi phản ứng là: ∆E = (mp + mLi – 2.mX)c2 = (1,0073 + 7,0144 – 2.4,0015).931 = 17,41 MeV
Số hạt nhân X có trong 1,5g hạt X là: \(N = {m \over A}{N_A} = {{1,5} \over 4}{.6,02.10^{23}} = {2,2575.10^{23}}\)
Mỗi phản ứng tạo ra 2 hạt nhân X toả năng lượng 17,41MeV
=> Năng lượng toả ra khi tạo thành 1,5g chất X: \(E{\rm{ }} = {\rm{ }}N.\Delta E{\rm{ }} = 17,41.{{{{2,2575.10}^{23}}} \over 2} = {19,65.10^{23}}MeV\)
Chọn B