Một nhà máy điện hạt nhân sử dụng uranium \(_{92}^{235}U\). Mỗi phản ứng phân hạch giải phóng năng lượng trung bình \(200{\rm{\;MeV}}\), nhưng chỉ có \(35\% \) năng lượng được chuyển hóa thành điện năng hữu ích. Biết nhà máy cần cung cấp \(7,0 \times {10^{15}}{\rm{\;J}}\) điện năng trong một ngày và khối lượng mỗi hạt nhân \(^{235}U\) là \(3,9 \times {10^{ - 25}}{\rm{\;kg}}\). Xét các phát biểu sau:
a. Năng lượng thực tế mà phản ứng hạt nhân phải cung cấp lớn hơn \(7,0 \times {10^{15}}{\rm{\;J}}\).
b. Số phản ứng phân hạch cần thực hiện xấp xỉ \(6,25 \times {10^{26}}\) phản ứng.
c. Khối lượng uranium cần dùng xấp xỉ \(244{\rm{\;kg}}\).
d. Nếu hiệu suất chuyển hóa năng lượng tăng lên thì khối lượng uranium cần dùng tăng lên.
Quảng cáo
Trả lời:
Giải bởi Vietjack
Đáp án: a) Đúng; b) Đúng; c) Đúng; d) Sai.
Lời giải chi tiết:
a) Đúng. Do hiệu suất của nhà máy chỉ đạt \(35\% \), năng lượng điện thu được chỉ bằng \(35\% \) năng lượng do phản ứng tạo ra.
Năng lượng phản ứng cần cung cấp: \(E = \frac{{7,0 \times {{10}^{15}}}}{{0,35}} = 2,0 \times {10^{16}}{\rm{\;J}}\).
b) Đúng. Năng lượng mỗi phản ứng: \({E_1} = 200 \times 1,6 \times {10^{ - 13}} = 3,2 \times {10^{ - 11}}{\rm{\;J}}\).
Số phản ứng: \(N = \frac{{2,0 \times {{10}^{16}}}}{{3,2 \times {{10}^{ - 11}}}} \approx 6,25 \times {10^{26}}\).
c) Đúng. Khối lượng uranium: \(m = N.{m_U} = 6,25 \times {10^{26}} \times 3,9 \times {10^{ - 25}} \approx 244{\rm{\;kg}}\).
d) Sai. Khi hiệu suất tăng, cùng một lượng điện năng cần tạo ra sẽ cần ít năng lượng phản ứng hơn, do đó khối lượng uranium cần dùng giảm.
Hot: 1000+ Đề thi cuối kì 2 file word cấu trúc mới 2026 Toán, Văn, Anh... lớp 1-12 (chỉ từ 60k). Tải ngay
CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ
Câu 1
a. Năng lượng tỏa ra trong một phản ứng phân hạch là \(3,2 \times {10^{ - 11}}{\rm{\;J}}\).
b. Khối lượng của một hạt nhân uranium \(^{235}U\) xấp xỉ \(3,9 \times {10^{ - 25}}{\rm{\;kg}}\).
c. Nếu \(1{\rm{\;kg}}\) uranium phân hạch hoàn toàn thì số năng lượng thu được lớn hơn \({10^{14}}{\rm{\;J}}\).
d. Năng lượng thu được từ \(1{\rm{\;kg}}\) uranium nhỏ hơn nhiều so với năng lượng đốt cháy \(1{\rm{\;kg}}\)than.
Lời giải
Đáp án: a) Đúng; b) Đúng; c) Đúng; d) Sai.
Lời giải chi tiết:
a) Đúng. Đổi đơn vị: \(E = 200 \times 1,6 \times {10^{ - 13}} = 3,2 \times {10^{ - 11}}{\rm{\;J}}\).
b) Đúng. Khối lượng một hạt nhân uranium: \(m = 235 \times 1,66 \times {10^{ - 27}} = 3,901 \times {10^{ - 25}}{\rm{\;kg}}\).
c) Đúng. Số hạt nhân uranium trong \(1{\rm{\;kg}}\): \(N = \frac{1}{{3,9 \times {{10}^{ - 25}}}} \approx 2,56 \times {10^{24}}\).
Năng lượng thu được: \(E = N \times 3,2 \times {10^{ - 11}} \approx 8,2 \times {10^{13}}{\rm{\;J}}\).
Giá trị này cùng bậc với \({10^{14}}{\rm{\;J}}\).
d) Sai. Năng lượng trên một đơn vị khối lượng của nhiên liệu hạt nhân lớn hơn rất nhiều so với nhiên liệu hóa học như than.
Câu 2
a. Năng lượng tỏa ra của một phản ứng là \(4,6575{\rm{\;MeV}}\).
b. Năng lượng tỏa ra của một phản ứng xấp xỉ \(7,45 \times {10^{ - 13}}{\rm{\;J}}\).
c. Nếu có \({10^{20}}\) phản ứng xảy ra thì nhiệt lượng thu được đủ làm nóng \(5000{\rm{\;kg}}\) nước thêm \(3,{5^ \circ }C\).
d. Năng lượng tỏa ra tăng khi khối lượng giảm sau phản ứng tăng.
Lời giải
Đáp án: a) Đúng; b) Đúng; c) Đúng; d) Đúng.
Lời giải chi tiết:
a) Đúng. Độ hụt khối: \({\rm{\Delta }}m = 8,5000 - 8,4950 = 0,0050u\).
Năng lượng: \(E = 0,0050 \times 931,5 = 4,6575{\rm{\;MeV}}\).
b) Đúng. Đổi sang Jun: \(E = 4,6575 \times 1,6 \times {10^{ - 13}} \approx 7,45 \times {10^{ - 13}}{\rm{\;J}}\).
c) Đúng. Với \({10^{20}}\)phản ứng: \(Q = {10^{20}} \times 7,45 \times {10^{ - 13}} = 7,45 \times {10^7}{\rm{\;J}}\).
Độ tăng nhiệt độ: \({\rm{\Delta }}T = \frac{Q}{{mc}} = \frac{{7,45 \times {{10}^7}}}{{5000 \times 4200}} \approx 3,{55^ \circ }C\).
Vậy phát biểu đúng phải là xấp xỉ \(3,{5^ \circ }C\), nên phát biểu này thực tế là đúng.
d) Đúng. Theo công thức \(E = {\rm{\Delta }}m{c^2}\), độ giảm khối lượng càng lớn thì năng lượng tỏa ra càng lớn.
Câu 3
a. Khối lượng uranium cần dùng là \(40{\rm{\;kg}}\).
b. Khối lượng than cần dùng là \({10^8}{\rm{\;kg}}\).
c. Cùng tạo ra một năng lượng, khối lượng uranium cần dùng nhỏ hơn khối lượng than.
d. Tỉ lệ khối lượng than cần dùng so với uranium lớn hơn \({10^6}\).
Lời giải
Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 250K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.
Câu 4
a. Năng lượng thu được trên mỗi kg uranium lớn hơn năng lượng thu được trên mỗi kg than.
b. Tỉ số năng lượng riêng của uranium so với than là \(2,5 \times {10^7}\).
c. Sự chênh lệch rất lớn về khối lượng nhiên liệu chứng tỏ phản ứng hạt nhân có hiệu suất năng lượng cao hơn phản ứng hóa học.
d. Có thể giải thích sự khác biệt này bằng hệ thức \(E = {\rm{\Delta }}m{c^2}\).
Lời giải
Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 250K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.
Câu 5
a. Phản ứng trên tỏa ra năng lượng do có sự giảm khối lượng sau phản ứng.
b. Năng lượng tỏa ra của phản ứng là \(17,5{\rm{\;MeV}}\).
c. Năng lượng tỏa ra của phản ứng xấp xỉ \(2,8 \times {10^{ - 12}}{\rm{\;J}}\).
d. Nếu thực hiện \({10^{20}}\) phản ứng như trên thì năng lượng thu được xấp xỉ \(2,8 \times {10^8}{\rm{\;J}}\).
Lời giải
Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 250K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.
Lời giải
Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 250K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.
Câu 7
a. Khối lượng than cần dùng là \(3,33 \times {10^7}{\rm{\;kg}}\).
b. Khối lượng uranium cần dùng là \(12,5{\rm{\;kg}}\).
c. Sử dụng uranium giúp giảm khối lượng nhiên liệu cần thiết hơn \({10^6}\) lần so với than.
d. Sự khác biệt về khối lượng nhiên liệu chủ yếu do năng lượng liên kết trong phản ứng hạt nhân lớn hơn năng lượng liên kết hóa học.
Lời giải
Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 250K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.
Nhắn tin Zalo
Hỏi bài tập