Giải bài 4 trang 203 – Bài 39 - SGK môn Vật lý lớp 12

Xét phản ứng:

$_{1}^{2}H+_{1}^{2}H\to _{2}^{3}He+_{0}^{1}n$

a) Năng lượng tỏa ra bởi phản ứng đó:

$\begin{align} & \text{W}=\left[ 2{{m}_{H}}-\left( {{m}_{He}}+{{m}_{n}} \right) \right]{{c}^{2}} \\ & =\left[ 2.2,0135u-\left( 3,0149u+1,0087u \right) \right]{{c}^{2}} \\ & =0,0034u.{{c}^{2}} \\ & =0,0034.931,5\frac{MeV}{{{c}^{2}}}.{{c}^{2}} \\ & =3,1671MeV \\ & =3,1671.1,{{6.10}^{-13}}\approx 5,{{07.10}^{-13}}\left( J \right) \\ \end{align}$

b) Mỗi phản ứng cần 2 hạt $_{1}^{2}H$ và sinh ra 1 hạt $_{2}^{3}He$.

Đốt 1 kg than cho ${{3.10}^{7}}\left( J \right)$, tương đương với năng lượng tỏa ra bởi N hạt $_{2}^{3}He$ 

Ta có: $N=\dfrac{{{3.10}^{7}}}{5,{{07.10}^{-13}}}=5,{{917.10}^{19}}$ (hạt)

Mỗi phản ứng cần 2 hạt $_{1}^{2}H$ nên khối lượng đơteri tổng cộng cần tới là : 

$m=\dfrac{2N.A}{{{N}_{A}}}=\dfrac{2.5,{{917.10}^{19}}.2}{6,{{02.10}^{23}}}=3,{{93.10}^{-4}}g=39,{{3.10}^{-8}}$ (kg đơteri)

Ghi nhớ:

- Phản ứng nhiệt hạch là quá trình trong đó hai hay nhiều hạt nhân nhẹ hợp lại thành một hạt nhân nặng hơn.

- Thực tế chỉ quan tâm đến phản ứng nhiệt hạch tạo nên heli:

$\begin{align} & _{1}^{1}H+_{1}^{2}H\to _{2}^{3}He \\ & _{1}^{2}H+_{1}^{2}H\to _{2}^{4}He \\ & _{1}^{2}H+_{1}^{3}H\to _{2}^{4}He+_{0}^{1}n \\ \end{align}$

- Điều kiện thực hiện phản ứng nhiệt hạch:

Nhiệt độ cao ($50 ÷ 100$ triệu độ).

- Năng lượng nhiệt hạch là nguồn gốc năng lượng của hầu hết các sao.

- Năng lượng nhiệt hạch trên Trái Đất, với những ưu việt không gây ô nhiễm (sạch) và nguyên liệu dồi dào sẽ là nguồn năng lượng của thế kỉ XXI.