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 \(_{92}^{235}{\rm{U}}\) (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 \(_1^2{\rm{H}} + _1^3{\rm{H}} \to _2^4{\rm{He}} + _0^1{\rm{n}} + 17,6{\rm{MeV}}\). 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 \(_2^4{\rm{He}}\)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 NA ≈ 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.
Vận dụng kiến thức về phản ứng hạt nhân
Số lượng \(_2^4{\rm{He}}\)được tạo thành là:
\({{\rm{N}}_{{\rm{He}}}} = \frac{{200}}{4} \cdot 6,022 \cdot {10^{23}} = 3,011 \cdot {10^{25}}\)hạt
Tổng năng lượng toả ra của các phản ứng nhiệt hạch là:
\({\rm{Q}} = 3,011 \cdot {10^{25}}.\left( {17,6 \cdot {{10}^6} \cdot 1,6 \cdot {{10}^{ - 19}}} \right) \approx 8,48 \cdot {10^{13}}{\rm{J}}\)
Khối lượng thuốc nổ TNT cần dùng để năng lượng toả ra tương đương với bom hydrogen là:
\({\rm{m}} = \frac{{2,8 \cdot {{10}^{10}} + 8,48 \cdot {{10}^{13}}}}{{4,2 \cdot {{10}^9}}} \approx 20197,14\) tấn.
Đáp án: A
Danh sách bình luận