Latihan Fisika Kelas XII Inti Atom dan Radioaktivitas
# 7
Pilgan

Premium Vector | Burning city with nuclear explosion of atomic bomb.

Tsar bomba merupakan bom nuklir terbesar di dunia. Bom ini berbahan dasar hidrogen-3 (tritium) dan meledak berdasarkan persamaan reaksi berikut.

13H+12 24He+01n_1^3\text{H}+_1^2\text{H}\ \rightarrow\ _2^4\text{He}+_0^1\text{n}

Massa neutron adalah 1,0087 u, massa atom hidrogen-2 adalah 2,0141 u, massa atom hidrogen-3 adalah 3,016 u, dan massa atom helium-4 adalah 4,0026 u. Besarnya energi yang dihasilkan pada tiap reaksi ini adalah .... (c2c^2 = 931 MeV/u)

A

12,7 MeV

B

15,1 MeV

C

17,5 MeV

D

18,2 MeV

E

22,2 MeV

Pembahasan:

Diketahui:

massa neutron mnm_{\text{n}} = 1,0087 u

massa atom hidrogen-2 m2Hm_{^2\text{H}} = 2,0141 u

massa atom hidrogen-3 m3Hm_{^3\text{H}} = 3,016 u

massa atom helium-4 m4Hem_{^4\text{He}} = 4,0026 u

Ditanya:

Energi yang dihasilkan EE = ?

Jawab:

Pada reaksi nuklir, akan ada massa yang berkurang. Massa yang berkurang ini merupakan defek massa yang diubah menjadi energi yang dipancarkan melalui gelombang elektromagnetik atau partikel lain seperti partikel α\alpha dan β\beta.

Besarnya energi yang dibebaskan dapat dicari menggunakan persamaan massa-energi, yaitu E=Δmc2E=\Delta mc^2 di mana Δm\Delta m merupakan defek massa dan cc merupakan kecepatan cahaya (3×108 m/s atau c2c^2 = 931 MeV/u).

Besarnya defek massa dapat dicari dengan cara membandingkan massa sebelum reaksi dengan massa sesudah reaksi. Secara matematis dapat dituliskan dengan persamaan Δm=Σmsebelum reaksiΣmsesudah reaksi\Delta m=\Sigma m_{\text{sebelum reaksi}}-\Sigma m_{\text{sesudah reaksi}}.

Pertama, hitung defek massa yang terjadi terlebih dahulu.

Δm=Σmsebelum reaksiΣmsesudah reaksi\Delta m=\Sigma m_{\text{sebelum reaksi}}-\Sigma m_{\text{sesudah reaksi}}

=(m2H+m3H)(m4Hemn)=\left(m_{^2\text{H}}+m_{^3\text{H}}\right)-\left(m_{^4\text{He}}-m_{\text{n}}\right)

=(2,0141+3,016)(4,0026+1,0087)=\left(2,0141+3,016\right)-\left(4,0026+1,0087\right)

=0,0188=0,0188 u

Besar energi yang diserap adalah

E=Δmc2E=\Delta mc^2

=(0,0188)(931)=\left(0,0188\right)\left(931\right)

=17,5=17,5 MeV

Jadi, besarnya energi yang dihasilkan pada tiap reaksi ini adalah 17,5 MeV.