Vật lý 12 Bài 39: Phản ứng nhiệt hạch

Lý thuyếtTrắc nghiệmBT SGK FAQ

Ở bài học trước, chúng ta đã xét một dạng phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng quan trọng là phản ứng phân hạch. Ở bài học ngày hôm nay, chúng ta sẽ xét dạng phản ứng hạt nhân theo một quá trình ngược lại - quá trình tổng hợp hạt nhân hay còn được gọi là phản ứng nhiệt hạch. Thông qua những nội dung được đề cập tới trong bài. Mời các bạn cùng nghiên cứu Bài 39: Phản ứng nhiệt hạch.

Hãy đăng ký kênh Youtube HOC247 TV để theo dõi Video mới

Tóm tắt lý thuyết

2.1. Cơ chế của phản ứng nhiệt hạch

a. Phản ứng nhiệt hạch là gì?

  • Phản ứng nhiệt hạch là phản ứng trong đó hai hay nhiều hạt nhân nhẹ tổng hợp lại thành một hạt nhân nặng hơn.

\(_{1}^{2}H + \ _{1}^{3}H \rightarrow \ _{2}^{4}He + \ _{0}^{1}n\)

  • Năng lượng tỏa ra trong mỗi phản ứng này vào khoảng 17,6 MeV.

b. Điều kiện thực hiện

  • Phải biến đổi hỗn hợp nhiên liệu chuyển sang trạng thái plasma tạo bởi các hạt nhân và các electron tự do.

  • Phải đưa nhiệt độ của trạng thái plasma lên rất cao (nhiệt độ cao khoảng 100 triệu độ).

  • Mật độ hạt nhân trong plasma phải đủ lớn.

  • Thời gian duy trì trạng thái plasma ở nhiệt độ cao 100 triệu độ phải đủ lớn.

2.2. Năng lượng nhiệt hạch

  • Năng lượng toả ra bởi các phản ứng nhiệt hạch được gọi là năng lượng nhiệt hạch.

  • Người ta chủ yếu quan tâm đến các phản ứng trong đó các hạt nhân hiđrô tổng hợp thành hạt nhân hêli.

\(_{1}^{1}H + \ _{1}^{3}H \rightarrow \ _{2}^{4}He\)

\(_{1}^{2}H + \ _{1}^{2}H \rightarrow \ _{2}^{4}He\)

\(_{1}^{2}H + \ _{1}^{3}H \rightarrow \ _{2}^{4}He+_{0}^{1}\textrm{n}\)

  • Năng lượng nhiệt hạch là nguồn gốc năng lượng của Mặt Trời và hầu hết các sao.

  • Những ưu việt của năng lượng nhiệt hạch:

    • Năng lượng toả ra trong phản ứng nhiệt hạch rất lớn. 

    • Nguồn nhiên liệu nhiệt hạch có trong thiên nhiên dồi dào gần như là vô tận.

    • Chất thải từ phản ứng nhiệt hạch không làm ô nhiễm môi trường.

Bài tập minh họa

Bài 1

Xét phản ứng.

\(_{1}^{2}\textrm{H}\) +  →  + 

a) Xác định năng lượng tỏa ra bởi phản ứng đó (tính ra MeV và ra J)

b) Tính khối lượng đơteri cần thiết để có thể thu được năng lượng nhiệt hạch tương đương với năng lượng tỏa ra khi đốt 1kg than.

Cho biết: \(100_1^2{\rm{H}} = 2,0135u\)

              \(_{2}^{3}\textrm{He} = 3,0149 u\)

              \(_{0}^{1}\textrm{n}= 1,0087 u\) 

Năng lượng tỏa ra khi đốt 1 kg than là 30 000kJ

Hướng dẫn giải:

a. Wtỏa = 0,0034.931,5 = 3,167 MeV = 3,167.1,6.\(10^{-13}\) J

b. Đốt 1kg than cho 3.\(10^{7}\) J, tương đương với năng lượng tỏa ra bởi :

 ≈ \(6.10^{19}\) phản ứng

Mỗi phản ứng cần:

              2.2,0135 u = 4,027.1,66055.\(10^{-27}\) kg

Vậy khối lượng đơteri cần là:

              \(6\).\(6.10^{19}\).4,027.1,66055.\(10^{-27}\) kg ≈ 40.\(10^{-8}\) kg.

Bài 2:

Phản ứng nhiệt hạch là

    A. sự kết hợp hai hạt nhân có số khối trung bình tạo thành hạt nhân nặng hơn.

    B. phản ứng hạt nhân thu năng lượng .

    C. phản ứng trong đó một hạt nhân nặng vỡ thành hai mảnh nhẹ hơn.

    D. phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng.

Hướng dẫn: Chọn đáp án D

Bài 3:

Phản ứng nhiệt hạch là phản ứng hạt nhân

A. Tỏa một nhiệt lượng lớn.                                        

B. Cần một nhiệt độ rất cao mới thực hiện được              

C. Hấp thụ một nhiệt lượng lớn.

D. Trong đó, hạt nhân của các nguyên tử nung chảy thành các nuclon.        

Hướng dẫn: Chọn đáp án B

4. Luyện tập Bài 39 Vật lý 12 

Qua bài giảng Phản ứng nhiệt hạch này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như : 

  • Nêu được phản ứng nhiệt hạch là gì và giải thích được (một cách định tính) phản ứng nhiệt hạch là phản ứng toả năng lượng.

  • Nêu được các điều kiện để tạo ra phản ứng nhiệt hạch.

  • Nêu được những ưu việt của năng lượng nhiệt hạch.

4.1. Trắc nghiệm

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 12 Bài 39 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

Câu 4- Câu 9: Xem thêm phần trắc nghiệm để làm thử Online 

4.2. Bài tập SGK và Nâng cao 

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 12 Bài 39 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Bài tập 1 trang 203 SGK Vật lý 12

Bài tập 2 trang 203 SGK Vật lý 12

Bài tập 3 trang 203 SGK Vật lý 12

Bài tập 4 trang 203 SGK Vật lý 12

5. Hỏi đáp Bài 39 Chương 7 Vật lý 12

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!

  • Câu này khó quá mọi người ơi. Giúp mình làm bài này với ạ.

    Xét phản ứng nhiệt hạch: \(_{1}^{2}\textrm{D} + _{1}^{3}\textrm{T} \rightarrow _{2}^{4}\textrm{He} + _{0}^{1}\textrm{n} + 18 MeV\). Biết năng lượng liên kết riêng các hạt \(_{1}^{2}\textrm{H}\) và \(_{1}^{3}\textrm{H}\) lần lượt là 1,11 MeV/nuclôn và 2,83 MeV/nuclôn. Năng lượng liên kết riêng của hạt \(_{2}^{4}\textrm{He}\) bằng

    A. 7,81 MeV/nuclôn.

    B. 7,18 MeV/nuclôn.

    C. 7,26 MeV/nuclôn.

    D. 7,88 MeV/nuclôn.

    Theo dõi (0) 5 Trả lời
  • Em có một câu hỏi muốn nhờ mọi người giúp đỡ ạ. Em cảm ơn rất nhiều ạ.

    Bắn hạt đơtơri \(_{1}^{2}\textrm{D}\)có động năng 23,5 MeV vào hạt \(_{1}^{3}\textrm{T}\) đứng yên, phản ứng hạt nhân xảy ra theo phương trình sau: \(_{1}^{2}\textrm{D} + _{1}^{3}\textrm{T}\rightarrow _{2}^{4}\textrm{He} + n + 17,5 MeV\) . Hai hạt sinh ra bay theo hướng vuông góc nhau. Lấy khối lượng các hạt nhân tính theo đơn vị u gần bằng số khối. Động năng của hạt heli và nơtron lần lượt bằng

    A. 2 MeV và 39 MeV.

    B. 39 MeV và 2 MeV.

    C. 24 MeV và 23 MeV.

    D. 23 MeV và 24 MeV.

    Theo dõi (0) 2 Trả lời
  • Anh/chị nào giúp em giải bài tập này với ạ. Em cảm ơn nhiều lắm.

    Cho phản ứng hạt nhân \(_{1}^{3}\textrm{T} + _{1}^{2}\textrm{D}\rightarrow _{2}^{4}\textrm{He} + n + 17,5 MeV\). Cho NA = 6,02.1023 mol-1. Năng lượng tỏa ra khi tổng hợp được 336 cm3 khí Heli ở điều kiện tiêu chuẩn bằng

    A. 25284 J.

    B. 50568 J.

    C. 1,58.1023 J.

    D. 9,03.1021 J.

    Theo dõi (0) 3 Trả lời

-- Mod Vật Lý 12 HỌC247

Được đề xuất cho bạn