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[일반화학]

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중수소만 존재하는 핵융합로에서 다음 두 반응이 일어난다고 하자.

반응

방출되는 에너지

1번 \displaystyle {}^{2}\mathrm{H}+{}^{2}\mathrm{H}\rightarrow {}^{3}\mathrm{H}+{}^{1}\mathrm{H}

\displaystyle 4.90\times 10^{-13}\mathrm{J}

2번 \displaystyle {}^{2}\mathrm{H}+{}^{3}\mathrm{H}\rightarrow {}^{4}\mathrm{He}+{}^{1}\mathrm{n}

\displaystyle 2.806\times 10^{-12}\mathrm{J}

반응물로 중수소만이 충분하게 있고, 두 번째 반응이 첫 번째 반응에 비해 매우 빠르게 일어난다. 실험 결과, 이 핵융합 과정에서 총 \displaystyle 1.98\times 10^{14}\mathrm{J}의 에너지가 방출되었을 때, 이 과정에서 생성된 \displaystyle {}^{4}\mathrm{He}의 몰수는?

두 번째 반응이 첫 번째 반응에 비해 매우 빠르므로, 반응이 한번 일어날 때 방출되는 에너지는 \displaystyle 4.90\times 10^{-13}+2.806\times 10^{-12}=3.296\times 10^{-12}\mathrm{J} 이다. 총 {1.98\times 10^{12}}J

따라서 생성된 \displaystyle {}^{4}\mathrm{He}의 몰수는 \displaystyle \dfrac{1.98\times 10^{14}}{3.296\times 10^{-12}}\times \dfrac{1}{6.022\times 10^{23}}=99.8\mathrm{mol} 이다.

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