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: \(_2^4{\rm{He}} + _2^4{\rm{He}} + _2^4{\rm{He}} \to _6^{12}{\rm{C}} + 7,275{\rm{MeV}}.\) 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 \(_2^4{\rm{He}}\) chuyển hoá hoàn toàn thành \(_6^{12}{\rm{C}}\)? Cho biết số Avogadro là N_A ≈ 6,022.10²³ mol^-1.

Một phản ứng phân hạch của hạt nhân uranium giải phóng năng lượng trung bình \(200{\rm{\;MeV}}\) cho mỗi phản ứng. Biết một hạt nhân uranium có khối lượng \(235u\), \(1u = 1,66 \times {10^{ - 27}}{\rm{\;kg}}\). Xét các phát biểu sau:

Bom nhiệt hạch dùng phản ứng: \(_1^2{\rm{D}} + _1^3\;{\rm{T}} \to _2^4{\rm{He}} + _0^1{\rm{n}}.\) Cho biết khối lượng của các nguyên tử \(_1^2{\rm{D}},_1^3\;{\rm{T}},_2^4{\rm{He}}\) và khối lượng hạt neutron lần lượt là: \(2,0141{\rm{u}}\); \(3,0160{\rm{u}};4,0026{\rm{u}}\) và \(1,0087{\rm{u}}.\)

(a) Tính năng lượng toả ra nếu có \(1,000\;{\rm{kg}}\) He được tạo thành do vụ nổ.

(b) Năng lượng nói trên tương đương với năng lượng tỏa ra khi bao nhiêu kg \(_{92}^{235}{\rm{U}}\) phân hạch hết nếu mỗi phân hạch toả ra \(200,0{\rm{MeV}}\) ?

Một phản ứng nhiệt hạch giải phóng năng lượng \(17,6{\rm{\;MeV}}\). Tính năng lượng tỏa ra khi có \(5,0 \times {10^{23}}\) phản ứng xảy ra. Biết \(1{\rm{\;MeV}} = 1,6 \times {10^{ - 13}}{\rm{\;J}}\).

Một nhà máy điện cần cung cấp năng lượng \(3,2 \times {10^{15}}{\rm{\;J}}\) trong một thời gian nhất định. Nếu sử dụng uranium, biết mỗi kg uranium giải phóng \(8,0 \times {10^{13}}{\rm{\;J}}\). Nếu sử dụng than đá, mỗi kg than giải phóng \(3,2 \times {10^7}{\rm{\;J}}\). Các phát biểu sau đúng hay sai?

Một nhà máy điện sử dụng uranium để thay thế cho một nhà máy nhiệt điện than. Nhà máy than cần đốt \(5,0 \times {10^5}\) tấn than để tạo ra cùng lượng năng lượng mà nhà máy uranium tạo ra chỉ cần \(20{\rm{\;kg}}\) uranium. Xét các phát biểu sau:

Xét phản ứng hạt nhân: \(_1^2H + _1^3H \to _2^4He + _0^1n\). Biết tổng khối lượng các hạt trước phản ứng lớn hơn tổng khối lượng các hạt sau phản ứng một lượng \(0,0188u\). Cho \(1u = 931,5{\rm{\;MeV}}/{c^2}\), \(1{\rm{\;MeV}} = 1,6 \times {10^{ - 13}}{\rm{\;J}}\). Các phát biểu sau đúng hay sai?

Một nhà máy nhiệt điện than cần đốt \(2,0 \times {10^6}{\rm{\;kg}}\) than để tạo ra một lượng năng lượng nhất định. Biết năng suất tỏa nhiệt của than là \(3,0 \times {10^7}{\rm{\;J/kg}}\). Nếu thay thế bằng uranium có năng lượng giải phóng \(8,0 \times {10^{13}}{\rm{\;J/kg}}\), tính khối lượng uranium cần dùng.