Lý 12 Bài 38: Phản ứng Phân Hạch

https://www.elib.vn/hoc-tap/

1. Trang chủ
2. Học tập
3. Bài học
4. Bài học lớp 12

Lý 12 Bài 38: Phản ứng phân hạch (9) 211 lượt xem Share

Năng lượng của các phản ứng hạt nhân đã tạo nên một nguồn năng lượng mới cho nhân loại. Những phản ứng hạt nhân nào đã được sử dụng? Để trả lời các câu hỏi này, mời các em cùng tham khảo bài học. Chúc các em học tốt!

Mục lục nội dung

1. Tóm tắt lý thuyết

1.1. Cơ chế của phản ứng phân hạch

1.2. Năng lượng phân hạch

2. Bài tập minh họa

2.1. Dạng 1: Tìm năng lượng toả ra

2.2. Dạng 2: Xác định phương trình phản ứng

3. Luyện tập

3.1. Bài tập tự luận

3.2. Bài tập trắc nghiệm

3.3. Trắc nghiệm Online

4. Kết luận

1. Tóm tắt lý thuyết

1.1. Cơ chế của phản ứng phân hạch

a. Phản ứng phân hạch là gì?

Phân hạch là sự vỡ của một hạt nhân nặng thành hai hạt nhân trung bình (kèm theo một vài nơron phát ra).

b. Phản ứng phân hạch kích thích

• Để có phản ứng phân hạch xảy ra phải cho một nơron bắn vào hạt nhân X, đưa hạt nhân X lên trạng thái kích thích X* từ đó X* bị vở thành hai hạt nhỏ trung bình kèm theo một vài nơron phát ra: n + X → X* → Y + Z + kn

• Quá trình phân hạch của X không phải trực tiếp mà phải qua trạng thái kích thích X*.

1.2. Năng lượng phân hạch

Xét các phản ứng phân hạch:

\(_{0}^{1}\textrm{n}+_{92}^{235}\textrm{U}\rightarrow _{92}^{236}\textrm{U*}\rightarrow _{39}^{95}\textrm{Y}+_{53}^{138}\textrm{I}+3_{0}^{1}\textrm{n}\) \(_{0}^{1}\textrm{n}+_{92}^{235}\textrm{U}\rightarrow _{92}^{236}\textrm{U*}\rightarrow _{38}^{95}\textrm{Xe}+_{39}^{95}\textrm{Sr}+2_{0}^{1}\textrm{n}\)

a. Phản ứng phân hạch toả năng lượng

• Phản ứng phân hạch \(_{92}^{235}\textrm{U}\) là phản ứng toả năng lượng, năng lượng đó gọi là năng lượng phân hạch.

• Mỗi phân hạch \(_{92}^{235}\textrm{U}\) tỏa năng lượng xấp xĩ 210 MeV.

b. Phản ứng phân hạch dây chuyền

- Phản ứng phân hạch dây chuyền

• Sự phân hạch của \(_{92}^{235}\textrm{U}\) có kèm theo sự giải phóng 2,5 nơtron (tính trung bình) với năng lượng lớn. Các nơtron này kích thích hạt nhân khác của chất phân hạch tạo nên những phản ứng phân hạch mới.

• Kết quả là các phản ứng phân hạch xảy ra liên tiếp tạo thành một phản ứng dây chuyền.

- Điều kiện phản ứng dây chuyền xảy ra

• Giả sử sau một lần phân hạch, có k nơtron được giải phóng đến kích thích các hạt nhân \(_{92}^{235}\textrm{U}\) khác tạo nên những phân hạch mới.

• Khi k < 1: phản ứng phân hạch dây chuyền tắt nhanh.

• Khi k = 1: phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì, năng lượng phát ra không đổi.

• Khi k > 1: phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì, năng lượng phát ra tăng nhanh, có thể gây nên bùng nổ.

• Để k ≥ 1 khối lượng của chất phân hạch phải đạt đến một giá trị tối thiểu nào đó gọi là khối lượng tới hạn. Khối lượng tới hạn của \(_{92}^{235}\textrm{U}\) vào cỡ 15kg, của \(_{94}^{239}\textrm{U}\) vào cỡ 5kg.

c. Phản ứng phân hạch có điều khiển

• Được thực hiện trong các lò phản ứng hạt nhân, tương ứng trường hợp k = 1.

• Dùng các thanh điều khiển có chứa bo hay cađimi hấp thụ các nơron thừa để đảm bảo k = 1.

• Nhiên liệu phân hạch trong các lò phản ứng thường là \(_{94}^{239}\textrm{U}\) hay \(_{92}^{235}\textrm{U}\).

• Năng lượng toả ra từ lò phản ứng không đổi theo thời gian.

2. Bài tập minh họa

2.1. Dạng 1: Tìm năng lượng toả ra khi phân hạch hạt nhân

Xét phản ứng phân hạch:

\(_{0}^{1}\textrm{n}\) + → + + 3 + ɣ

Tính năng lượng toả ra khi phân hạch một hạt nhân \({}^{235}\textrm{U}\)

Cho biết \({}^{235}\textrm{U} = 234,99332 u\)

\({}^{139}\textrm{I} =138,89700 u\)

\({}^{94}\textrm{Y} = 93,89014 u\)

Hướng dẫn giải

Ta có phản ứng phân hạch:

+ → + + 3 + ɣ

Dựa vào công thức tính năng lượng toả ra khi phân hạch một hạt nhân:

\({\rm{W}} = {\rm{[}}{m_{truoc}} - {m_{sau}}{\rm{]}}{c^2} = {\rm{[(}}{m_n} + {m_U}) - ({m_I} + {m_Y} + 3{m_n}){\rm{]}}{c^2}\)

⇔ [(1,00866 u + 234,99332u) – (138,897u + 93,89014u + 3.1,00866u)]c2 = 0,18886uc2= 0,18886.931,5 = 175,923 MeV

Vậy, năng lượng toả ra khi phân hạch một hạt nhân \({}^{235}\textrm{U}\) là 175,923 MeV

2.2. Dạng 2: Xác định phương trình phản ứng hạt nhân

Hoàn chỉnh các phản ứng:

\(_{0}^{1}\textrm{n}\) + \(_{92}^{235}\textrm{U}\) → \(_{39}^{94}\textrm{Y}\) + \(_{?}^{140}\textrm{I}\) + \(x({}_0^1n)\)

\({}_0^1n\) + \({}_{92}^{235}U\) → \({}_{?}^{95}Zn\) + \({}_{52}^{138}Te\) + \(x({}_0^1n)\)

Hướng dẫn giải

Xét phản ứng:

\({}_0^1n\) + \({}_{92}^{235}U\) → \({}_{?}^{95}Zn\) + \({}_{52}^{138}Te\) + \(x({}_0^1n)\)

• Theo định luật bảo toàn điện tích: 0 + 92 = Z + 52 → Z = 40
• Theo định luật bảo toàn số nuclon: 1 + 235 = 95 + 138 + x ⇒ x = 3

⇒ Phản ứng hoàn thành là:

\({}_0^1n\) + \({}_{92}^{235}U\) → \({}_{40}^{95}Zn\) + \({}_{52}^{138}Te\) + \(3({}_0^1n)\)

Xét phản ứng:

\(_{0}^{1}\textrm{n}\) + \(_{92}^{235}\textrm{U}\) → \(_{39}^{94}\textrm{Y}\) + \(_{?}^{140}\textrm{I}\) + \(x({}_0^1n)\)

• Theo định luật bảo toàn điện tích: 0 + 92 = 39 + Z → Z = 53
• Theo định luật bảo toàn số nuclon: 1 + 235 = 94 + 140 + 1X → X = 2

⇒ Phản ứng hoàn thành là:

\(_{0}^{1}\textrm{n}\) + \(_{92}^{235}\textrm{U}\) → \(_{39}^{94}\textrm{Y}\) + \(_{53}^{140}\textrm{I}\) + \(2({}_0^1n)\)

3. Luyện tập

3.1. Bài tập tự luận

Câu 1: Trong phản ứng vỡ hạt nhân urani \(_{92}^{235}U\) , năng lượng trung bình tỏa ra trong mỗi phân hạch là E = 200 MeV. Biết số Avôgađrô NA = 6,022.1023 mol-1. Một nhà máy điện nguyên tử có công suất 5000 MW, hiệu suất 25%, lượng nhiên liệu urani nhà máy tiêu thụ hàng năm là:

Câu 2: Một phản ứng phân hạch:

\(_{92}^{235}U + _0^1n \to _{41}^{93}Nb + _{58}^{140}Ce + 3_0^1n + 7_{ - 1}^0e \)

- Biết năng lượng liên kết riêng của \(_{92}^{235}U\), \(_{41}^{93}Nb \), \(_{58}^{140}Ce \) lần lượt là 7,7 MeV ; 8,7 MeV ; 8,45 MeV. Năng lượng tỏa ra trong phản ứng l

Câu 3: Biết U235 có thể bị phân hạch theo phản ứng sau:

\(_{92}^{235}U + _0^1n \to _{53}^{139}I + _{39}^{94}Y + 3_0^1n \)

- Khối lượng của các hạt tham gia phản ứng:

mU = 234,99332u; mn = 1,0087u; mI = 138,8970u; mY = 93,89014u; 1uc2 = 931,5MeV.

- Nếu có một lượng hạt nhân U235 đủ nhiều, giả sử ban đầu ta kích thích cho 1010 hạt U235 phân hạch theo phương trình trên và sau đó phản ứng dây chuyền xảy ra trong khối hạt nhân đó với hệ số nhân nơtrôn là k = 2. Coi phản ứng không phóng xạ gamma. Năng lượng toả ra sau 5 phân hạch dây chuyền đầu tiên (kể cả phân hạch kích thích ban đầu):

Câu 4: Trong phản ứng dây chuyền của hạt nhân U235, phản ứng thứ nhất có 100 hạt nhân U235 bị phân rã và hệ số nhân notron là k = 1,6. Tính tổng số hạt nhân bị phân rã đến phản ứng thứ 101.

3.2. Bài tập trắc nghiệm

Câu 1:Trong phản ứng phân hạch urani \(_{92}^{235}U\) , năng lượng trung bình tỏa ra khi một hạt nhân bị phân hạch là 200 MeV. Khi 1 kg \(_{92}^{235}U\) phân hạch hoàn toàn thì tỏa ra năng lượng là:

A. 8,21.1013 J B. 4,11.1013 J

C. 5,25.1013 J D. 6,23.1021 J

Câu 2: Phản ứng phân hạch \(_{92}^{235}U\) không có đặc điểm

A. số nơtron tạo ra sau phản ứng nhiều hơn nơtron bị hấp thụ

B. phản ứng tỏa năng lượng

C. có thể xảy ra theo kiểu phản ứng dây truyền

D. có 2 đến 3 proton sinh ra sau mỗi phản ứng

Câu 3: Vật liệu có thể đóng vào trò “chất làm chậm” tốt nhất đối với nơtron là:

A. kim loại nặng

B. than chì

C. khí kém

D. bê tông

Câu 4: Tìm phát biểu sai. Phản ứng phân hạch \(_{92}^{235}U\) có đặc điểm:

A. số nơtron tạo ra sau phản ứng nhiều hơn nơtron bị hấp thụ

B. phản ứng tỏa năng lượng

C. xảy ra theo phản ứng dây chuyền nếu có một lượng \(_{92}^{235}U\) đủ lớn

D. quá trình phân hạch là do proton bắn phá hạt nhân urani

3.3. Trắc nghiệm Online

Các em hãy luyện tập bài trắc nghiệm Phản ứng phân hạch Vật lý 12 sau để nắm rõ thêm kiến thức bài học.

Trắc Nghiệm

4. Kết luận

Qua bài này, các em sẽ được làm quen với các kiến thức liên quan đến Phản ứng phân hạch cùng với các bài tập liên quan theo nhiều cấp độ từ dễ đến khó…, các em cần phải nắm được :

• Nêu được phản ứng phân hạch là gì.

• Giải thích được (một cách định tính) phản ứng phân hạch là phản ứng hạt nhân toả năng lượng.

• Lí giải được sự tạo thành phản ứng dây chuyền và nêu điều kiện để có phản ứng dây chuyền.

• Vận dụng được phản ứng để giải một số bài tập

• Tham khảo thêm

• doc Lý 12 Bài 35: Tính chất và cấu tạo hạt nhân
• doc Lý 12 Bài 36: Năng lượng liên kết của hạt nhân và phản ứng hạt nhân
• doc Lý 12 Bài 37: Phóng xạ
• doc Vật lý 12 Bài 39: Phản ứng nhiệt hạch

(9) 211 lượt xem Share Ngày:15/08/2020 Chia sẻ bởi:Phuong TẢI VỀ XEM ONLINE Bài giảng Lý 12 Chương 7 Lý 12 Hạt nhân nguyên tử Vật lý 12

CÓ THỂ BẠN QUAN TÂM

• Sinh học 7 Bài 63: Ôn tập
• Chương trình địa phương (phần tiếng Việt) Ngữ văn 7
• Sinh học 7 Bài 60: Động vật quý hiếm
• Ôn tập phần tiếng Việt (tiếp theo) Ngữ văn 7
• Thư (điện) chúc mừng và thăm hỏi Ngữ văn 9
• Sinh học 7 Bài 59: Biện pháp đấu tranh sinh học
• Công nghệ 7 Ôn tập phần IV: Thủy sản
• Công nghệ 8 Bài 59: Thực hành: Thiết kế mạch điện
• Ôn tập tác phẩm trữ tình (tiếp theo) Ngữ văn 7
• Tổng kết phần văn học (tiếp theo) Ngữ văn 9

Bài học Vật lý 12

Chương 1: Dao Động Cơ

• 1 Bài 1: Dao động điều hòa
• 2 Bài 2: Con lắc lò xo
• 3 Bài 3: Con lắc đơn
• 4 Bài 4: Dao động tắt dần và dao động cưỡng bức
• 5 Bài 5: Tổng hợp dao động. Phương pháp Fre-nen
• 6 Bài 6: TH: Khảo sát thực nghiệm các định luật dao động của con lắc đơn

Chương 2: Sóng cơ và sóng âm

• 1 Bài 7: Sóng cơ và sự truyền sóng
• 2 Bài 8: Giao thoa sóng
• 3 Bài 9: Sóng dừng
• 4 Bài 10: Đặc trưng vật lí của âm
• 5 Bài 11: Đặc trưng sinh lí của âm

Chương 3: Dòng điện xoay chiều

• 1 Bài 12: Đại cương về dòng điện xoay chiều
• 2 Bài 13: Các mạch điện xoay chiều
• 3 Bài 14: Mạch có R, L, C mắc nối tiếp
• 4 Bài 15: Công suất điện tiêu thụ của mạch điện XC và Hệ số công suất
• 5 Bài 16: Truyền tải điện năng và máy biến áp
• 6 Bài 17: Máy phát điện xoay chiều
• 7 Bài 18: Động cơ không đồng bộ ba pha
• 8 Bài 19: Thực hành Khảo sát đoạn mạch xoay chiều RLC

Chương 4: Dao động và sóng điện từ

• 1 Bài 20: Mạch dao động
• 2 Bài 21: Điện từ trường
• 3 Bài 22: Sóng điện từ
• 4 Bài 23: Nguyên tắc thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến

Chương 5: Sóng ánh sáng

• 1 Bài 24: Tán sắc ánh sáng
• 2 Bài 25: Giao thoa ánh sáng
• 3 Bài 26: Các loại quang phổ
• 4 Bài 27: Tia hồng ngoại và tia tử ngoại
• 5 Bài 28: Tia X
• 6 Bài 29: Thực hành Đo bước sóng ánh sáng bằng phương pháp giao thoa

Chương 6: Lượng tử ánh sáng

• 1 Bài 30: Hiện tượng quang điện và thuyết lượng tử ánh sáng
• 2 Bài 31: Hiện tượng quang điện trong
• 3 Bài 32: Hiện tượng quang- phát quang
• 4 Bài 33: Mẫu nguyên tử Bo
• 5 Bài 34: Sơ lược về laze

Chương 7: Hạt nhân nguyên tử

• 1 Bài 35: Tính chất và cấu tạo hạt nhân
• 2 Bài 36: Năng lượng liên kết của hạt nhân và phản ứng hạt nhân
• 3 Bài 37: Phóng xạ
• 4 Bài 38: Phản ứng phân hạch
• 5 Bài 39: Phản ứng nhiệt hạch

Chương 8: Từ vi mô đến vĩ mô

• 1 Bài 40: Các hạt sơ cấp
• 2 Bài 41: Cấu tạo vũ trụ

Thông báo

× Bạn vui lòng đăng nhập trước khi sử dụng chức năng này Bỏ qua Đăng nhập ATNETWORK ATNETWORK ×