Nhận biết (M1)

Dựa vào sự khảo sát đồ thị năng lượng liên kết riêng, khi một hạt nhân rất nặng phân hạch vỡ thành hai hạt nhân trung bình có số khối trong khoảng từ đến , hệ thống sẽ trải qua quá trình biến đổi năng lượng như thế nào

• A.

  Hệ thống tỏa năng lượng, vì các hạt nhân mới sinh ra có năng lượng liên kết riêng lớn hơn, hệ chuyển sang trạng thái bền vững hơn

• B.

  Hệ thống thu năng lượng, vì quá trình bẻ gãy lực hạt nhân mạnh của hạt nhân mẹ đòi hỏi phải cung cấp một công cơ học rất lớn

• C.

  Hệ thống tỏa năng lượng, vì sự phân hạch làm tăng tổng khối lượng của các hạt, phần khối lượng tăng thêm này chuyển hóa thành nhiệt

• D.

  Hệ thống thu năng lượng, vì tổng số hạt nucleon trong hệ được bảo toàn dẫn đến tổng năng lượng liên kết của hệ bị giảm đi

Giải thích đáp án:

Phân tích hiện tượng dựa trên đồ thị và định luật bảo toàn:

Hạt nhân nặng (ví dụ ) có năng lượng liên kết riêng nhỏ (dao động ở mức MeV/nucleon), thể hiện mức độ liên kết lỏng lẻo.

Khi xảy ra phân hạch để tạo thành hai hạt nhân trung bình (có ), các hạt nhân con này sẽ dịch chuyển đến vùng đỉnh của đồ thị, nơi đạt cực đại (khoảng đến MeV/nucleon).

Do năng lượng liên kết trung bình cho mỗi nucleon tăng lên đáng kể, tổng năng lượng liên kết của hệ sau phản ứng lớn hơn trước phản ứng. Năng lượng liên kết tăng đồng nghĩa với việc độ hụt khối tăng (khối lượng sau phản ứng hụt đi nhiều hơn so với khối lượng trước phản ứng).

Theo thuyết tương đối, phần khối lượng bị mất đi này biến thành năng lượng giải phóng ra môi trường dưới dạng động năng của các hạt và bức xạ . Vậy, hệ chuyển từ trạng thái kém bền sang trạng thái bền vững hơn và tất yếu sẽ tỏa năng lượng.