Contoh soal fisika inti reaksi fusi energi ikat atom

9 Contoh soal fisika inti reaksi fusi energi ikat atom

1. Perhatikan reaksi inti fusi berikut ini :
1H2 + 1H32He4 + 0n1 + E
Jika massa 1H2 = 2,014 sma, massa 1H3 = 3,016 sma, massa partikel α = 4,0026 sma dan massa neutron = 1,0084 sma, maka energi yang dihasilkan adalah…. (1 sma setara dengan 931 MeV)
A. 18,62 MeV
B. 17,69 MeV
C. 16,76 MeV
D. 15,73 MeV
E. 14,89 MeV
Pembahasan
Massa reaktan dan produk :
Massa reaktan (mreaktan) = 2,014 sma + 3,016 sma = 5,03 sma
Massa produk (mproduk) = 4,0026 sma + 1,0084 sma = 5,011 sma
Massa yang hilang selama reaksi :
Δm = mreaktan – mproduk
Δm = 5,03 sma – 5,011 sma
Δm = 0,019 sma
Massa yang hilang pada reaksi fusi adalah 0,019 sma.
1 sma setara dengan energi sebanyak 931 MeV. 0,019 sma setara dengan energi sebanyak 0,019 x 931 MeV = 17,689 MeV = 17,69 MeV.
Jawaban yang benar adalah B.

2. Perhatikan reaksi inti berikut!
6C13 + 1H26C14 + 1H1 + energi
Jika diketahui massa inti :
6C13 = 13,0033 sma
1H2 = 2,0141 sma
6C14 = 14,0030 sma
1H1 = 1,0078 sma
Bila massa 1 sma setara dengan energi 931 MeV, maka energi yang terjadi pada reaksi inti tersebut adalah ….
A. 5.5860 MeV
B. 6.1446 MeV
C. 6.1412 MeV
D. 6.2320 MeV
E. 6.2377 MeV
Pembahasan
Massa reaktan dan produk :
Massa reaktan (mreaktan) = 13,0033 sma + 2,0141 sma = 15,0174 sma
Massa produk (mproduk) = 14,0030 sma + 1,0078 sma = 15,0108 sma
Massa yang hilang selama reaksi :
Δm = mreaktan – mproduk
Δm = 15,0174 sma – 15,0108 sma
Δm = 0,0066 sma
Massa yang hilang pada reaksi inti adalah 0,0066 sma.
1 sma setara dengan energi sebanyak 931 MeV. 0,0066 sma setara dengan energi sebanyak 0,0066 x 931 MeV = 6,1446 MeV.
Jawaban yang benar adalah B.

3. Perhatikan reaksi fusi berikut!
Fisika inti, reaksi fusi - Pembahasan soal dan jawaban UN fisika SMA MA 2013 - 1Diketahui :
Massa 1H1 = 1,0078 sma
Massa 1d2 = 2,01410 sma
Massa  = 0,00055 sma
1 sma = 931 MeV
Nilai E (energi yang dihasilkan) pada reaksi fusi tersebut adalah…

A. 0,44 MeV
B. 0,88 MeV
C. 0,98 MeV
D. 1,02 MeV
E. 1,47 MeV

Pembahasan

Massa reaktan dan produk :
Massa reaktan (mreaktan) = 1,0078 sma + 1,0078 sma = 2,0156 sma
Massa produk (mproduk) = 2,01410 sma + 0,00055 sma = 2,01465 sma
Massa yang hilang selama reaksi :
Δm = mreaktan – mproduk
Δm = 2,01560 sma – 2,01465 sma
Δm = 0,00095 sma
Massa yang hilang pada reaksi fusi adalah 0,00095 sma.

1 sma setara dengan energi sebanyak 931 MeV. 0,00095 sma setara dengan energi sebanyak 0,00095  x 931 MeV = 0,88445 MeV.
Jawaban yang benar adalah B.

Keterangan :
Sma = satuan massa atom
MeV = mega elektron volt (satuan energi).

4. Massa inti 4Be9 = 9,0121 sma, massa proton = 1,0078 sma dan massa neutron 1,0086 sma. Bila 1 sma setara dengan energi sebesar 931 MeV maka energi ikat atom 4Be9 adalah…

A. 51,39 MeV
B. 57,82 MeV
C. 62,10 MeV
D. 90,12 MeV
E. 90,74 MeV

Pembahasan
Massa suatu atom tidak sama dengan gabungan massa proton, massa neutron dan massa elektron penyusun atom tersebut. Apabila proton, neutron dan elektron direaksikan hingga membentuk suatu atom maka atom yang dihasilkan mempunyai massa lebih kecil daripada jumlah semua massa proton, elektron dan netron penyusun atom tersebut. Hal ini disebabkan karena sebagian massa hilang. Massa yang hilang setara dengan energi yang dilepaskan selama proses pembentukan atom. Sebaliknya, diperlukan energi yang setara dengan energi yang dilepaskan pada proses pembentukan atom untuk menguraikan atom tersebut hingga proton, neutron dan elektron penyusun atom tersebut terpisah satu sama lain. Jumlah energi ini sama dengan energi ikat atom.

Diketahui :
Jumlah proton = 4
Jumlah neutron = 9 – 4 = 5
Massa inti 4Be9 = 9,0121 sma
Massa proton = 1,0078 sma
Massa neutron = 1,0086 sma
1 sma setara dengan energi sebesar 931 MeV
Ditanya : Energi ikat atom 4Be9
Jawab :

Massa proton dan neutron :
Massa semua proton = 4 x 1,0078 sma = 4,0312 sma
Massa semua neutron = 5 x 1,0086 sma = 5,043 sma  
Massa proton dan netron = 4,0312 sma + 5,043 sma = 9,0742 sma
Massa hilang :
Massa proton dan neutron – massa inti = 9,0742 sma – 9,0121 sma = 0,0621 sma
Energi yang dilepaskan = energi ikat atom :
0,0621 sma x 931 MeV = 57,82 MeV
Jawaban yang benar adalah B.

Keterangan : sma = satuan massa atom, sMeV = mega elektronVolt (satuan energi)

5. Sebuah inti atom uranium 92U238 = 238,0508 sma. Massa proton (mp) = 1,0078 sma. Massa neutron (mn) = 1.0086 sma. (1 sma = 931 MeV) maka besar energi ikat atom uranium 92U238 adalah…

A. 9271,76 MeV
B. 2830,50 MeV
C. 2399,73 MeV
D. 1922,24 MeV
E. 1789,75 MeV

Pembahasan
Diketahui :
Jumlah proton = 92
Jumlah neutron = 238 – 92 = 146
Massa inti = 238,0508 sma
Massa proton = 1,0078 sma
Massa neutron = 1.0086 sma
Ditanya : Energi ikat atom 4Be9
Jawab :
Massa proton dan neutron :
Massa semua proton = 92 x 1,0078 sma = 92,7176 sma
Massa semua neutron = 146 x 1,0086 sma = 147,2556 sma 
Massa proton dan netron = 92,7176 sma + 147,2556 sma = 239,9732 sma
Massa hilang :
massa proton dan neutron – massa inti = 239,9732 sma – 238,0508 sma = 1,9224 sma
Energi yang dilepaskan = energi ikat atom :
1,9224 sma x 931 MeV = 1789,75 MeV
Jawaban yang benar adalah E.

6. Manfaat radioisotop dalam kehidupan antara lain :
(1) sebagai perunut kebocoran pipa
(2) sebagai pengganti alat bedah
(3) pengawet bahan makanan
(4) memanaskan makanan dengan cepat
Pernyataan yang benar adalah…
A. (1), (2) dan (3)
B. (1), (2) dan (4)
C. (2), (3) dan (4)
D. (1) dan (3)
E. (2) dan (4)
Pembahasan
Jawaban yang benar adalah D.

7. Pernyataan-pernyataan berikut :
(1) terapi radiasi
(2) mengukur kandungan air tanah
(3) sebagai perunut
(4) menentukan umur fosil
Yang merupakan pemanfaatan radioisotop di bidang kesehatan adalah…
A. (1). (2), (3) dan (4)
B. (1), (2) dan (3)
C. (1) dan (3)
D. (2) dan (4)
E. (4)
Pembahasan
Jawaban yang benar adalah C.

8. Zat radioisotop C-14 dapat digunakan untuk ….
A. mendeteksi fungsi kelenjar gondok
B. mengetahui efektivitas kerja jantung
C. membunuh sel kanker
D. mendeteksi pemalsuan keramik
E. menentukan usia fosil
Pembahasan
Jawaban yang benar adalah E.

9. Zat radioisotop iodium-131 dimanfaatkan manusia untuk….
A. mendeteksi kelenjar gondok
B. mendeteksi penyakit tulang
C. membunuh sel kanker
D. menentukan usia fosil
E. memeriksa material tanpa merusak
Pembahasan
Jawaban yang benar adalah A.

Sumber soal:

Soal UN Fisika SMA/MA

Alexsander San Lohat

Sarjana Pendidikan Fisika Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Guru Fisika di SMAN 2 Nubatukan Lewoleba, Kabupaten Lembata, Provinsi Nusa Tenggara Timur.

Tinggalkan Balasan