Bom nhiệt hạch dùng phản ứng: 12D+13T→24He+n Biết khối lượng của các hạt nhân D, T, He lần lượt là mD=2,0136u,mT=3,0160u;mHe=4,0015u; khối lượng của hạt n là mn=1,0087u. Cho biết năng suất tỏa nhiệt của TNT là 4,1kJ/kg và 1u=931,4MeVc2 . Năng lượng tỏa ra nếu có 1 kmol He được tạo thành do vụ nổ và năng lượng đó tương đương với lượng thuốc nổ TNT là:

Phương pháp giải:

+ Số nguyên tử chứa trong n (mol) chất: N=n.NA

+ Năng lượng toả ra của phản ứng: ΔE=∑mtruoc −∑msau ⋅c2

+ Nhiệt lượng do m (kg) thuốc nổ TNT toả ra: Q=m.q

Trong đó q (J/kg) là năng suất toả nhiệt.

Giải chi tiết:

Năng lượng toả ra khi tổng hợp nên 1 hạt nhân He là:

ΔE=mD+mT−mHe−mnc2⇒ΔE=(2,0136+3,0160−4,0015−1,0087).931,5=18,0711MeV

1kmol He chứa số hạt nhân He là:

N=n.NA=103.6,02.1023=6,02.1026

Năng lượng toả ra khi tổng hợp nên 1kmol He là:

E=N.ΔE=6,02.1026.18,0711=1,09.1028MeV=1,74.1012 kJ

Khối lượng thuốc nổ TNT cần dùng để có năng lượng tương đương là:

m=E4,1=1,74⋅10124,1=4,245⋅1011 kg

Chọn D.