Với giải Hoạt động trang 100 Vật lí 12 Kết nối tri thức chi tiết trong Bài 22: Phản ứng hạt nhân và năng lượng liên kết giúp học sinh dễ dàng xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập Vật lí 12. Mời các bạn đón xem:

Giải bài tập Vật lí 12 Bài 22: Phản ứng hạt nhân và năng lượng liên kết

Hoạt động trang 100 Vật Lí 12: Hãy thực hiện các yêu cầu sau:

a) Tính năng lượng liên kết và năng lượng liên kết riêng của hạt nhân ${}_2^4\mathrm{He}$.

b) Tìm hệ số chuyển đổi giữa các đơn vị amu và MeV/c².

Lời giải:

1 amu = 1,66054.10^-27 kg

a) Độ hụt khối:

$\Delta m=\left[Z{m}_p+(A-Z)m_n\right]-m_{He}$

$=\left[2.1,00728+(4-2).1,00866\right]-4,00015=0,032amu$

Năng lượng liên kết:

$E_{lk}=\Delta m.c^2=0,032.1,{66054.10}^{-27}.{\left({3.10}^8\right)}^2=4,{78.10}^{-12}\text{}J=29,9MeV$

Năng lượng liên kết riêng: $E_{lkr}=\frac{E_{lk}}{A}=\frac{29,9}{4}=7,475MeV/nucleon$

b) 1 amu = 931,5 MeV/c²

Lý thuyết Năng lượng liên kết

1. Lực hạt nhân và năng lượng liên kết riêng

- Lực tương tác giữa các nucleon trong hạt nhân là lực hút, gọi là lực hạt nhân, có tác dụng liên kết các nucleon với nhau.

- Lực hạt nhân không phải là lực tĩnh điện, nó không phụ thuộc vào điện tích của nucleon. So với lực điện từ và lực hấp dẫn, lực hạt nhân có cường độ rất lớn.

- Tương tác hạt nhân chỉ đáng kể khi các hạt nucleon nằm cách nhau một khoảng rất ngắn, bằng hoặc nhỏ hơn kích thước của hạt nhân. Nói một cách khác, bán kính tác dụng của lực hạt nhân cỡ 10^-15 m. Muốn tách nucleon ra khỏi hạt nhân, cần phải tốn năng lượng để thắng lực hạt nhân.

- Năng lượng tối thiểu dùng để tách toàn bộ số nucleon ra khỏi hạt nhân bằng năng lượng liên kết hạt nhân E_lk.

- Mức độ bền vững của hạt nhân phụ thuộc vào năng lượng liên kết riêng: $E_{\text{lkr}}=\frac{E_{\text{lk}}}{A}$

Hạt nhân có E_lkr càng lớn thì càng bền vững.

2. Độ hụt khối

Độ chênh lệch giữa tổng khối lượng của các nucleon tạo thành hạt nhân và khối lượng m, của hạt nhân gọi là độ hụt khối của hạt nhân, kí hiệu là Δm:

$\Delta m=Z{m}_{\text{p}}+(A-Z)m_{\text{n}}-m_{\text{x}}$

3. Mối liên hệ giữa năng lượng và khối lượng

- Năng lượng liên kết hạt nhân bằng năng lượng tối thiểu cần cung cấp để tách hạt nhân đó thành các nucleon riêng lẻ:

$E_{\text{lk}}=\Delta m\cdot c^2=\left(Z{m}_{\text{p}}+(A-Z)m_{\text{n}}-m_{\text{x}}\right)c^2$

- Năng lượng liên kết riêng là năng lượng liên kết tính cho một nucleon. Năng lượng liên kết riêng càng lớn thì hạt nhân càng bền vững.

$E_{\text{lkr}}=\frac{E_{\text{lk}}}{A}$