Question

14．科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)太陽發(fā)光是由于其內(nèi)部不斷發(fā)生從氫核到氦核的核聚變反應(yīng)，即在太陽內(nèi)部4個(gè)氫核（${\;}_{1}^{1}$H）轉(zhuǎn)化成一個(gè)氦核（${\;}_{2}^{4}$He）和兩個(gè)正電子（${\;}_{1}^{0}$e）并放出能量．已知質(zhì)子質(zhì)量m_P=1.0073u，α粒子的質(zhì)量m_α=4.0015u，電子的質(zhì)量m_e=0.0005u． 1u的質(zhì)量相當(dāng)于931.5MeV的能量．N_A=6.02×10²³mol^-1
（1）寫出該熱核反應(yīng)方程；
（2）該熱核反應(yīng)過程中釋放出多少M(fèi)eV的能量？（結(jié)果保留四位有效數(shù)字）
（3）1kg氫核（${\;}_{1}^{1}$H）完全進(jìn)行熱核反應(yīng)能放出多少焦耳的能量．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)核反應(yīng)方程質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒列出熱核反應(yīng)方程．
（2）應(yīng)用質(zhì)能方程△E=△mc²求解熱核反應(yīng)過程中釋放出的能量；
（3）依據(jù)阿伏加德羅常數(shù)，求解1kg氫核的個(gè)數(shù)，再結(jié)合第（2）問即可求解．

解答 解：（1）根據(jù)質(zhì)量數(shù)與質(zhì)子數(shù)守恒，
則有：熱核反應(yīng)方程為4${\;}_1^1$H→${\;}_{2}^{4}$He+2${\;}_{-1}^{0}$e                             
（2）△m=4m_P-m_α-2m_e=4×1.0073u-4.0015u-2×0.0005u=0.0267 u                         
熱核反應(yīng)過程中釋放的能量
△E=△mc²=0.0267×931.5MeV=24.87 MeV；                     
（3）1 kg氫核（${\;}_1^1$H）完全進(jìn)行熱核反應(yīng)放出能量：
E=$\frac{1}{4}{N}_{A}△E$=$\frac{1}{4}×6.02×1{0}^{23}×24.87MeV$=37.43×10²³MeV=5.989×10¹¹J
答：（1）該熱核反應(yīng)方程；
（2）該熱核反應(yīng)過程中釋放出24.87 MeV的能量；
（3）1kg氫核（${\;}_{1}^{1}$H）完全進(jìn)行熱核反應(yīng)能放出5.989×10¹¹J的能量．

點(diǎn)評(píng) 考查核反應(yīng)方程的書寫規(guī)律，知道△E=△mc²中△m是虧損質(zhì)量，△E是釋放的核能．
注意有效數(shù)字的保留，及原子質(zhì)量單位u與kg的轉(zhuǎn)換．