a) Một nhà máy điện hạt nhân có công suất phát điện 1 920 MW, dùng năng lượng phân hạch của hạt nhân U92235 với hiệu suất 33%. Lấy mỗi năm có 365 ngày; mỗi phân hạch sinh ra năng lượng khoảng 200 MeV...

a) Năng lượng có ích: Aci = 1920.106.365.86 400 ~ 6,1.1016 J. Vì hiệu suất nhà máy là 33% nên năng lượng toàn phần cần sử dụng trong một năm là: Atp=6,1.10160,33≈1,8·1017J Số hạt U92235 cần dùng: N=1,8·1017200·1,6·10-13≈5,6.1027 hạt. Khối lượng U92235 cần dùng: m=5,6·10276,022·1023·235≈2,2·106g=2,2 tấn b) Khối lượng than đá cần phải sử dụng để tạo ra lượng năng lượng tương đương ở câu a: m=1,8·101720·106=9.109kg=9.106 tấn

Câu hỏi:

13/09/2024 2,853

a) Một nhà máy điện hạt nhân có công suất phát điện 1 920 MW, dùng năng lượng phân hạch của hạt nhân ${}_{92}^{235}U$ với hiệu suất 33%. Lấy mỗi năm có 365 ngày; mỗi phân hạch sinh ra năng lượng khoảng 200 MeV. Khối lượng ${}_{92}^{235}U$ mà nhà máy điện hạt nhân tiêu thụ mỗi năm là bao nhiêu? Cho biết số Avogadro là N_A ≈ 6,022.10²³ mol^-1.

b) Cần sử dụng khối lượng than đá bằng bao nhiêu trong một nhà máy nhiệt điện để tạo ra lượng năng lượng như trên? Biết năng suất toả nhiệt của than đá là 20 MJ/kg.

Xem lời giải

Câu hỏi trong đề: Giải SBT Vật lí 12 Chân trời sáng tạo Bài 16. Phản ứng phân hạch, phản ứng nhiệt hạch và ứng dụng !!

Bắt đầu thi

Quảng cáo

Trả lời:

Giải bởi Vietjack

a) Năng lượng có ích: A_ci= 1920.10⁶.365.86 400 ~ 6,1.10¹⁶ J.

Vì hiệu suất nhà máy là 33% nên năng lượng toàn phần cần sử dụng trong một năm là:

$A_{t p} = \frac{6, 1 . 10^{16}}{0, 33} \approx 1, 8 \cdot 10^{17} J$

Số hạt ${}_{92}^{235}U$ cần dùng: $N = \frac{1, 8 \cdot 10^{17}}{200 \cdot 1, 6 \cdot 10^{- 13}} \approx 5, 6 . 10^{27}$ hạt.

Khối lượng ${}_{92}^{235}U$ cần dùng: $m = \frac{5, 6 \cdot 10^{27}}{6, 022 \cdot 10^{23}} \cdot 235 \approx 2, 2 \cdot 10^{6} g = 2, 2$ tấn

b) Khối lượng than đá cần phải sử dụng để tạo ra lượng năng lượng tương đương ở câu a:

$m = \frac{1, 8 \cdot 10^{17}}{20 \cdot 10^{6}} = 9 . 10^{9} k g = 9 . 10^{6}$ tấn

Hot: 500+ Đề thi thử tốt nghiệp THPT các môn, ĐGNL các trường ĐH... file word có đáp án (2025). Tải ngay

Sách thầy cô Vietjack biên soạn:

Xem thêm »

CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ

Câu 1

Năng lượng của Mặt Trời và các ngôi sao trong vũ trụ đều có nguồn gốc từ các phản ứng nhiệt hạch, bắt đầu từ việc đốt cháy hydrogen để tạo thành helium (được gọi là chu trình proton – proton). Xét một ngôi sao đã đốt cháy hoàn toàn hydrogen thành helium và coi rằng các hạt nhân helium tạo thành đều tham gia vào quá trình ba – alpha theo phương trình: ${}_{2}^{4}H e + {}_{2}^{4}H e + {}_{2}^{4}H e \to {}_{6}^{12}C + 7, 275 M e V$ . Nếu khối lượng của ngôi sao vào thời điểm đó là 4.10³⁰ kg (khi tất cả hạt nhân trong ngôi sao đều là helium) và công suất toả nhiệt của ngôi sao là 3,8.10³⁰ W thì sau bao lâu toàn bộ hạt nhân ${}_{2}^{4}H e$ chuyển hoá hoàn toàn thành ${}_{6}^{12}C$ ? Cho biết số Avogadro là N_A ≈ 6,022.10²³ mol^-1.

Xem đáp án

Lời giải

Số lượng hạt nhân ${}_{2}^{4}H e$ trong ngôi sao là: $N = \frac{4 \cdot 10^{30} \cdot 10^{3}}{4} \cdot 6, 022 \cdot 10^{23} = 6, 022 \cdot 10^{56}$ hạt

Vì một phản ứng nhiệt hạch cần sử dụng 3 hạt nhân ${}_{2}^{4}H e$ nên tổng năng lượng toả ra của ngôi sao trong quá trình ba - alpha là: $Q = \frac{6, 022 \cdot 10^{56}}{3} \cdot 7, 275 \cdot 10^{6} \cdot 1, 6 \cdot 10^{- 19} \approx 2, 34 \cdot 10^{44} J$

Thời gian để toàn bộ hạt nhân ${}_{2}^{4}H e$ chuyển hoá hoàn toàn thành ${}_{6}^{12}C$ là:

$t = \frac{Q}{P} = \frac{2, 34 \cdot 10^{44}}{3, 8 \cdot 10^{30}} \approx 6, 16 \cdot 10^{13} s \approx 1, 95$ triệu năm.

Câu 2

Bom hydrogen (bom H) là một loại vũ khí hạt nhân có sức tàn phá lớn hơn bom nguyên tử (bom A) rất nhiều lần, dù hiện nay cả bom hydrogen và bom nguyên tử đều không được sử dụng trong các cuộc chiến tranh. Sở dĩ bom hydrogen có sức tàn phá lớn như vậy là do nó là sự kết hợp của phản ứng phân hạch của ${}_{92}^{235}U$ (giai đoạn 1) để tạo ra môi trường có nhiệt độ rất cao, cung cấp động năng cho các hạt tham gia phản ứng nhiệt hạch (giai đoạn 2) theo phương trình phản ứng ${}_{1}^{2}H + {}_{1}^{3}H \to {}_{2}^{4}H e + {}_{0}^{1}n + 17, 6 M e V$ . Giả sử năng lượng toả ra từ quá trình phân hạch còn lại sau khi tạo phản ứng nhiệt hạch là 2,8.10¹⁰ J và khối lượng ${}_{2}^{4}H e$ được tạo thành từ một vụ nổ bom hydrogen trong thí nghiệm vũ khí hạt nhân là 200 g thì sức tàn phá của quả bom này tương đương với khoảng bao nhiêu tấn thuốc nổ TNT? Biết rằng năng lượng toả ra khi một tấn thuốc nổ TNT cháy hoàn toàn là 4,2.10⁹ J. Cho số Avogadro là N_A ≈ 6,022.10²³ mol^-1.

A. 20 197,14 tấn.

B. 20 190,48 tấn.

C. 20 166,6 tấn.

D. 20 183,81 tấn.

Xem đáp án

Lời giải

Đáp án đúng là A

Số lượng ${}_{2}^{4}H e$ được tạo thành là: $N_{H e} = \frac{200}{4} \cdot 6, 022 \cdot 10^{23} = 3, 011 \cdot 10^{25}$ hạt

Tổng năng lượng toả ra của các phản ứng nhiệt hạch là:

$Q = 3, 011 \cdot 10^{25} . (17, 6 \cdot 10^{6} \cdot 1, 6 \cdot 10^{- 19}) \approx 8, 48 \cdot 10^{13} J$

Khối lượng thuốc nổ TNT cần dùng để năng lượng toả ra tương đương với bom hydrogen là: $m = \frac{2, 8 \cdot 10^{10} + 8, 48 \cdot 10^{13}}{4, 2 \cdot 10^{9}} \approx 20197, 14$ tấn.

Câu 3