Question

14．太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核同时放出两个正电子的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源．
（1）写出这个核反应方程．
（2）这个核反应能释放多少能量？
（3）已知太阳每秒释放的能量为3.8×10²⁶ J，则太阳每秒减少的质量为多少kg？
（m_p=1.007 3u，m_He=4.001 5u，m_e=0.000 55u，1u的质量对应的能量为931.5MeV）

Answer 1

分析 （1）核反应过程质量数与核电荷数守恒，根据质量数与核电荷数守恒写出核反应方程式．
（2）求出质量亏损，然后应用质能方程求出释放的能量．
（3）根据释放的能量应用质能方程可以求出质量的减少量．

解答 解：（1）由质量数与核电荷数守恒可知，核反应方程为：4${\;}_{1}^{1}$H→${\;}_{2}^{4}$He+2${\;}_{1}^{0}$e．
（2）反应前的质量：m₁=4m_p=4×1.007 3 u=4.0292u，
反应后的质量：m₂=m_He+2m_e=4.001 5 u+2×0.000 55 u=4.0026u，
核反应过程质量亏损：△m=m₁-m₂=0.0266u．
由质能方程得，释放能量：△E=△mc²=0.0266×931.5 MeV≈24.78 MeV．
（3）由质能方程△E=△mc²得每秒减少的质量：
△m=$\frac{△E}{{c}^{2}}$=$\frac{3.8×1{0}^{26}}{（3×1{0}^{8}）^{2}}$kg≈4.2×10⁹ kg．
答：（1）核反应方程为：4${\;}_{1}^{1}$H→${\;}_{2}^{4}$He+2${\;}_{1}^{0}$e．
（2）这个核反应能释放的能量为24.78MeV．
（3）已知太阳每秒释放的能量为3.8×10²⁶ J，则太阳每秒减少的质量为4.2×10⁹ kg．

点评 本题考查了写核反应方程式、求核反应释放的能量、求质量等问题；核反应过程质量数与核电荷数守恒，据此可以写出核反应方程式；应用爱因斯坦的质能方程可以解题．