b) Para calcular la energía liberada en la formación de 5⋅1025 núcleos de helio, primero calcularemos el defecto de masa (Δm) en la reacción de fusión de un núcleo de helio y luego usaremos la relación de Einstein E=Δmc2.La reacción nuclear es:
X12X2122H+X12X2122H→X24X2224He Calculamos la masa total de los reactivos:
mreactivos=2⋅m(X12X2122H)=2⋅2,014102 u=4,028204 u La masa del producto es:
mproductos=m(X24X2224He)=4,002603 u El defecto de masa (Δm) es la diferencia entre la masa de los reactivos y la masa de los productos:
Δm=mreactivos−mproductos Δm=4,028204 u−4,002603 u=0,025601 u Convertimos el defecto de masa a kilogramos utilizando el dato de que 1 u=1,66⋅10−27 kg:
Δm=0,025601 u⋅(1,66⋅10−27 kg/u)=4,249766⋅10−29 kg Ahora calculamos la energía liberada por la formación de un núcleo de helio utilizando la ecuación de Einstein E=Δmc2:
E=Δm⋅c2 E=(4,249766⋅10−29 kg)⋅(3⋅108 m/s)2 E=(4,249766⋅10−29 kg)⋅(9⋅1016 m2/s2) E=3,8247894⋅10−12 J Finalmente, calculamos la energía total liberada en la formación de 5⋅1025 núcleos de helio:
Etotal=(3,8247894⋅10−12 J/nuˊcleo)⋅(5⋅1025 nuˊcleos) Etotal=1,9123947⋅1014 J La energía liberada en la formación de 5⋅1025 núcleos de helio es de 1,91⋅1014 J.