Dưới đây là lời giải từng câu hỏi trong đề:
---
**Câu 3:**
Cho:
- Khối lượng hạt nhân \(^{238}U\) là 238,00028 amu
- Khối lượng proton \(m_p = 1,0072760\) amu
- Khối lượng neutron \(m_n = 1,006655\) amu
- 1 amu = 931 MeV
Tính năng lượng liên kết của hạt nhân \(^{238}U\).
**Bước 1:** Xác định số proton và neutron trong hạt nhân:
\(Z = 92\) (số proton của U),
\(N = 238 - 92 = 146\) (số neutron).
**Bước 2:** Tính tổng khối lượng proton và neutron:
\[
m_{\text{proton + neutron}} = Z m_p + N m_n = 92 \times 1,0072760 + 146 \times 1,006655
\]
\[
= 92,668392 + 147,97163 = 240,640022 \text{ amu}
\]
**Bước 3:** Tính độ hụt khối lượng:
\[
\Delta m = m_{\text{proton + neutron}} - m_{\text{hạt nhân}} = 240,640022 - 238,00028 = 2,639742 \text{ amu}
\]
**Bước 4:** Tính năng lượng liên kết:
\[
E = \Delta m \times 931 = 2,639742 \times 931 = 2458,1 \text{ MeV}
\]
Làm tròn đến phần nguyên:
**Năng lượng liên kết của hạt nhân U là khoảng 2458 MeV.**
---
**Câu 4:**
Một chất phóng xạ có chu kỳ bán rã \(T\). Sau thời gian \(t = 3T\) kể từ lúc ban đầu, số hạt nhân bị phân rã thành hạt nhân khác bằng bao nhiêu lần số hạt nhân còn lại?
**Lời giải:**
Công thức số hạt nhân còn lại sau thời gian \(t\):
\[
N = N_0 \left(\frac{1}{2}\right)^{t/T}
\]
Với \(t = 3T\):
\[
N = N_0 \left(\frac{1}{2}\right)^3 = \frac{N_0}{8}
\]
Số hạt nhân bị phân rã:
\[
N_0 - N = N_0 - \frac{N_0}{8} = \frac{7N_0}{8}
\]
Tỷ số số hạt nhân phân rã trên số hạt nhân còn lại:
\[
\frac{N_0 - N}{N} = \frac{7N_0/8}{N_0/8} = 7
\]
**Vậy số hạt nhân bị phân rã nhiều gấp 7 lần số hạt nhân còn lại.**
---
**Bài 1:**
Chất phóng xạ: \({}^{210}Po\) có chu kỳ bán rã \(T = 138\) ngày.
a/ Viết phương trình phản ứng và xác định chất mới tạo thành.
Phản ứng phân rã \(\alpha\):
\[
{}^{210}_{84}Po \rightarrow {}^{206}_{82}Pb + {}^{4}_{2}\alpha
\]
Chất mới tạo thành là chì \({}^{206}Pb\).
b/ Ban đầu có 2 gam \({}^{210}Po\). Tính khối lượng \({}^{210}Po\) còn lại sau 276 ngày.
Số chu kỳ bán rã trong 276 ngày:
\[
n = \frac{276}{138} = 2
\]
Khối lượng còn lại:
\[
m = m_0 \left(\frac{1}{2}\right)^n = 2 \times \left(\frac{1}{2}\right)^2 = 2 \times \frac{1}{4} = 0,5 \text{ gam}
\]
Khối lượng \({}^{210}Po\) bị phân rã là:
\[
2 - 0,5 = 1,5 \text{ gam}
\]
---
**Bài 2:**
Cho:
- \(m_p = 1,0073\) amu
- \(m_n = 1,0087\) amu
- \(^{40}_{18}Ar\): 39,9525 amu
- \(^{6}_{3}Li\): 6,0045 amu
- 1 amu = 931,5 MeV
a/ Tính năng lượng liên kết của \(^{40}Ar\) và \(^{6}Li\).
- Số proton và neutron:
\[
^{40}Ar: Z=18, N=22
\]
\[
^{6}Li: Z=3, N=3
\]
Tính độ hụt khối lượng:
\[
\Delta m_{Ar} = Z m_p + N m_n - m_{Ar} = 18 \times 1,0073 + 22 \times 1,0087 - 39,9525
\]
\[
= 18,1314 + 22,1914 - 39,9525 = 40,3228 - 39,9525 = 0,3703 \text{ amu}
\]
\[
\Delta m_{Li} = 3 \times 1,0073 + 3 \times 1,0087 - 6,0045 = 3,0219 + 3,0261 - 6,0045 = 6,048 - 6,0045 = 0,0435 \text{ amu}
\]
Tính năng lượng liên kết:
\[
E_{Ar} = 0,3703 \times 931,5 = 344,9 \text{ MeV}
\]
\[
E_{Li} = 0,0435 \times 931,5 = 40,5 \text{ MeV}
\]
b/ Tính năng lượng liên kết riêng (trên mỗi nucleon):
\[
E_{\text{liên kết riêng } Ar} = \frac{344,9}{40} = 8,62 \text{ MeV/nucleon}
\]
\[
E_{\text{liên kết riêng } Li} = \frac{40,5}{6} = 6,75 \text{ MeV/nucleon}
\]
Hiệu năng lượng liên kết riêng:
\[
8,62 - 6,75 = 1,87 \text{ MeV/nucleon}
\]
**Vậy năng lượng liên kết riêng của Ar lớn hơn Li là 1,87 MeV/nucleon.**
---
**Bài 3:**
Hạt nhân Nitơ có kí hiệu \({}^A_Z N\).
a/ Hạt nhân \(^{14}N\) có bao nhiêu proton?
- Proton = Z = 7
b/ Nitơ tự nhiên có khối lượng nguyên tử là 14,0067 u gồm 2 đồng vị:
\[
^{14}N: 14,00307 \text{ u}
\]
\[
^{15}N: 15,00011 \text{ u}
\]
Tính phần trăm đồng vị \(^{14}N\):
Gọi tỉ lệ phần trăm \({}^{14}N = x\%\), đồng nghĩa \(^{15}N = (100 - x)\%\).
Khối lượng trung bình:
\[
14,0067 = \frac{x}{100} \times 14,00307 + \frac{100 - x}{100} \times 15,00011
\]
\[
14,0067 = 0,1400307 x + 15,00011 - 0,1500011 x
\]
\[
14,0067 - 15,00011 = (0,1400307 - 0,1500011) x
\]
\[
-0,99341 = -0,0099704 x
\]
\[
x = \frac{0,99341}{0,0099704} \approx 99,6\%
\]
**Phần trăm đồng vị \(^{14}N\) trong nitơ tự nhiên khoảng 99,6%.**
---
Nếu bạn cần giải thích hoặc hướng dẫn chi tiết từng bước, hãy hỏi nhé!