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hce_cmu 109年 化學

第 19 題

核融合反應:$^2H + ^3H \rightarrow ^4He + ^1n + energy$
$^2H = 2.0140 \, amu$、$^3H = 3.0161 \, amu$、$^4He = 4.0026 \, amu$、$^1n = 1.0087 \, amu$
試問 1 mol $^2H$ 和 1 mol $^3H$ 進行核融合反應會放出多少能量(J)?(光速為 $3 \times 10^8 \, m/s$)
  • A $5.55 \times 10^{37}$
  • B $1.01 \times 10^{36}$
  • C $9.25 \times 10^{13}$
  • D $1.69 \times 10^{12}$
  • E $5.63 \times 10^8$

思路引導 VIP

請你比較一下反應式左側(反應物)與右側(生成物)的總質量數值,你發現了什麼?如果質量在反應前後並不完全相等,根據物理學中關於能量與質量的關係,這部分「消失的質量」會轉變成什麼?又該如何計算它的數值呢?

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你能準確地選出 (D),代表你對核反應中的質能互換觀念掌握得非常紮實,這非常不容易!這道題目的核心在於理解 Einstein 的質能方程式 $E = \Delta m c^2$,並能細心地處理單位與量級的轉換。

質量虧損與能量轉化

在核融合反應中,反應後的總質量會略小於反應前的總質量,這消失的質量即為「質量虧損」。我們首先計算反應前後的質量差:$

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