Để giải bài toán này, trước tiên chúng ta cần tính năng lượng toả ra khi tổng hợp hoàn toàn 1,00 g Helium.
1. **Tính số mol Helium:**
Khối lượng mol của Helium (He) là 4 g/mol.
Số mol của 1 g He:
\[
n = \frac{1 \text{ g}}{4 \text{ g/mol}} = 0,25 \text{ mol}
\]
2. **Tính số hạt nhân Helium:**
Số hạt nhân trong 0,25 mol He là:
\[
N = n \times N_A = 0,25 \text{ mol} \times 6,022 \times 10^{23} \text{ hạt/mol} \approx 1,51 \times 10^{23} \text{ hạt}
\]
3. **Tính năng lượng toả ra khi tổng hợp Helium:**
Giả sử năng lượng toả ra khi tổng hợp 1 hạt nhân Helium là khoảng 28,3 MeV.
Tổng năng lượng toả ra khi tổng hợp 1,00 g Helium là:
\[
E_{He} = N \times 28,3 \text{ MeV} \approx 1,51 \times 10^{23} \times 28,3 \text{ MeV} \approx 4,28 \times 10^{24} \text{ MeV}
\]
4. **Chuyển đổi MeV sang Joule:**
1 MeV = \(1,6 \times 10^{-13} \text{ J}\), vậy:
\[
E_{He} \approx 4,28 \times 10^{24} \text{ MeV} \times 1,6 \times 10^{-13} \text{ J/MeV} \approx 6,85 \times 10^{11} \text{ J}
\]
5. **Tính số hạt nhân \(^{235}_{92}U\) cần để tỏa ra cùng năng lượng:**
Mỗi hạt nhân \(^{235}_{92}U\) phân hạch toả ra 200,0 MeV, vậy năng lượng toả ra từ n hạt nhân là:
\[
E_{U} = n \times 200,0 \text{ MeV}
\]
Chuyển đổi sang Joule:
\[
E_{U} = n \times 200,0 \text{ MeV} \times 1,6 \times 10^{-13} \text{ J/MeV}
\]
Để \(E_{U} = E_{He}\):
\[
n \times 200,0 \times 1,6 \times 10^{-13} = 6,85 \times 10^{11}
\]
Giải phương trình này:
\[
n = \frac{6,85 \times 10^{11}}{200,0 \times 1,6 \times 10^{-13}} \approx 2,14 \times 10^{22} \text{ hạt}
\]
6. **Tính khối lượng của \(^{235}_{92}U\):**
Số mol của \(^{235}_{92}U\) là:
\[
n_{U} = \frac{n}{N_A} = \frac{2,14 \times 10^{22}}{6,022 \times 10^{23}} \approx 0,0355 \text{ mol}
\]
Khối lượng của \(^{235}_{92}U\):
\[
m_{U} = n_{U} \times M_{U} = 0,0355 \text{ mol} \times 235 \text{ g/mol} \approx 8,34 \text{ g}
\]
Vậy năng lượng toả ra khi tổng hợp hoàn toàn 1,00 g Helium tương đương với năng lượng toả ra khi phân hạch hoàn toàn khoảng **8,34 g** \(^{235}_{92}U\).