Bài giảng Vật lí 12 - Bài số 36: Năng lượng liên kết hạt nhân, phản ứng hạt nhân

Nội dung text: Bài giảng Vật lí 12 - Bài số 36: Năng lượng liên kết hạt nhân, phản ứng hạt nhân

1. Bài giảng để dạy onl nên lược bớt các câu hỏi và bài tập vận dụng. Các thầy cô có thể thêm vào để phù hợp với bài dạy của mình. T4/2020
2. Truyện cổ tích Hi lạp có tên “Vua MiDas thích vàng” -Câu chuyện này cho thấy người xưa cũng có mong muốn biến mọi thứ thành vàng. -Thời xưa các nhà giả kim đã thực hiện nhiều nghiên cứu để biến chì thành vàng nhưng đều thất bại. Họ đều dựa vào các phản ứng hóa học Ngày nay con người đã có thể biến chì thành vàng.
3. Biến chì thành vàng hoặc mọi nguyên tố khác thành vàng đều thực hiện được bởi phản ứng hạt nhân.
4. Tiết 1
5. I. Lực hạt nhân : Hạt nhân được cấu tạo từ các nuclon không mang điện hoặc mang điện cùng - Các hạtdấu. proton Tại sao đẩy chúng nhau lại rất - Các bềnhạt vữngnơtron – khôngliên kết tương chặt tác với điện nhau? - Các hạt proton và Nơ tron không tương tác điện - Lực hạt nhân không phải lực điện từ - Lực hạt nhân không phải lực hấp dẫn
6. I. Lực hạt nhân : a/Định nghĩa Lực hạt nhân là lực hút giữa các nuclôn trong hạt nhân.
7. b. Bản chất, đặc tính - Lực hạt nhaân laø löïc töông taùc maïnh. - Chæ phaùt huy taùc duïng trong phaïm vi kích thöôùc haït nhaân (~10-15 m)
8. II. Năng lượng liên kết của hạt nhân - So saùnh khoái löôïng cuûa haït nhaân vôùi toång khoái löôïng caùc nucloân rieâng reõ taïo thaønh haït nhaân ñoù? Cho mp=1,00728u; mn=1,00866u . 4 ▪ mHe = 4,00150u 2 He 2mp + 2mn = 4,03188 u 56 ▪ mFe = 55,91728u 26Fe 26mp + 30mn = 56,44908 u 235 ▪ mU = 234,9933u 92U 92mp + 143mn = 236,90814 u
9. 1. Độ hụt khối: - Nhaän xeùt: Khối lượng của một hạt nhaân luoân nhoû hôn toång khoái löôïng caùc nucloân taïo thaønh haït nhaân ñoù. Ñoä cheânh giöõa hai khoái löôïng ñoù ñöôïc goïi laø ñoä huït khoái cuûa haït nhaân Δm Δm = [Zmp +(A-Z)mn –mX]
10. Tính ñoä huït khoái? ▪ m = 4,00150u 4 He He =mu0,03038 2 He 2mp + 2mn = 4,03188 u 56 =mu0,5318 ▪ mFe = 55,91728u 26Fe Fe 26mp + 30mn = 56,44908 u 235 ▪ mU = 234,9933u =mu1,91484 92U U 92mp + 143mn = 236,90814u
11. Năng lượng nghỉ Năng lượng nghỉ của của hạt nhân : các nuclôn khi đứng E= m .c2 riêng rẽ : hn 2 E0=[Zmp+(A-Z)mn].c E Năng lượng lieân kết.
12. 2. Naêng löôïng lieân keát - Laø naêng löôïng toái thieåu caàn thieát caàn cung caáp cho moät haït nhaân ñeå phaù vôõ noù thaønh caùc nucloân ñöùng rieâng reõ. 2 Wlk = [Zmp+(A-Z)mn –mhn]c 2 hay Wlk = Δm.c
13. Tính năng lượng lieân kết? Bieát 1u.c2=931.5 Mev 4 He ▪ mHe = 4,00150u 2 2mp + 2mn = 4,03188 u =mu0,03038 Wlk=28,29897 MeV He 235 ▪ m = 234,9933u 92U U 92mp+143mn=236,9081 4u =mu1,91484 W =1783,67346 MeV U lk
14. 3. Naêng löôïng lieân keát rieâng - Naêng löôïng lieân keát tính treân 1 nucloân: W lk Naêng löôïng lieân keát rieâng A 4 2 He Wlk=28,29897 MeV = 7,07 MeV/nucloân 235 = 7,59 92U Wlk=1783,67346 MeV MeV/nucloân
15. 3. Naêng löôïng lieân keát rieâng - YÙ nghóa: Naêng löôïng lieân keát rieâng caøng lôùn thì haït nhaân caøng beàn vöõng vaø ngöôïc laïi Chú ý: Các hạt nhân có số khối rất lớn hoặc rất nhỏ đều kém bền. Các hạt nhân có số khối trung bình (A: 50 – 95) rất bền vững
16. CUÛNG COÁ * Lực hạt nhân là lực tương tác giữa các nuclôn (tương tác hạt nhân hay tương tác mạnh) * Độ hụt khối là độ giảm khối lượng khi các nuclôn riêng rẽ liên kết lại thành hạt nhân => khối lượng không bảo toàn Δm = [Zmp +(A-Z)mn –mX] * Năng lượng liên kết của hạt nhân: naêng löôïng toái thieåu caàn thieát caàn cung caáp cho moät haït nhaân ñeå phaù vôõ noù thaønh caùc nucloân ñöùng rieâng reõ 2 Wlk = Δm.c * Năng lượng liên kết cho 1 hạt nuclôn gọi là Năng lượng liên kết riêng :Wlk /A NL liên kết riêng càng lớn thì hạt nhân càng bền vững.
17. Tiết 2
18. NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN PHẢN ỨNG HẠT NHÂN. III. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN. 1. Định nghĩa và đặc tính. - Đ/n: Phản ứng hạt nhân là quá trình các hạt nhân tương tác với nhau và biến đổi thành các hạt nhân khác. - Phân loại: a. Phản ứng hạt nhân tự phát. + Là quá trình tự phân rã của một hạt nhân không bền vững thành các hạt nhân khác. + Ví dụ: Quá trình phóng xạ.
19. NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN PHẢN ỨNG HẠT NHÂN. III. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN. 1. Định nghĩa và đặc tính. b. Phản ứng hạt nhân kích thích +Quá trình các hạt nhân tương tác với nhau tạo ra các hạt nhân khác. +Ví dụ: phản ứng phân hạch, phản ứng nhiệt hạch
20. Ph¶n øng ph©n h¹ch Ph¶n øng nhiÖt h¹ch
21. NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN PHẢN ỨNG HẠT NHÂN. III. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN. 1. Định nghĩa và đặc tính. a. Phản ứng hạt nhân tự phát. b. Phản ứng hạt nhân kích thích. - Đặc tính. + Biến đổi các hạt nhân. + Biến đổi các nguyên tố. + Không bảo toàn khối lượng nghỉ.
22. NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN PHẢN ỨNG HẠT NHÂN. III. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN. 1. Định nghĩa và đặc tính. 2. Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân. Bốn định luật bảo toàn cơ bản nhất: a. Bảo toàn điện tích (bảo toàn số Z). * Z1 + Z2 = Z3 + Z4. (Các số Z có thể âm) b. Bảo toàn số nuclôn (bảo toàn số A). * A1 + A2 = A3 + A4. (Các số A luôn không âm). c. Bảo toàn năng lượng toàn phần. d. Bảo toàn động lượng.
23. -Ví dụ: AAAA 1ABXY+ 2 =3 + 4 ZZZZ1 2 3 4 4 14 17 1 2He+ 7 N = 8 O + 1 H Bảo toàn số nuclôn: 4+14=17+1 Bảo toàn điện tích: 2+7=8+1 - Chú ý: Trong phản ứng hạt nhân không bảo toàn số nơtrôn (A - Z).
24. NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN PHẢN ỨNG HẠT NHÂN. III. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN. 1. Định nghĩa và đặc tính. 2. Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân. 3. Năng lượng phản ứng hạt nhân. - Phản ứng hạt nhân có thể toả năng lượng hoặc thu năng lượng. + Nếu mtrước > msau: Phản ứng tỏa năng lượng. 2 Wtỏa = W = (mtrước - msau)c
25. NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN PHẢN ỨNG HẠT NHÂN. 3. Năng lượng phản ứng hạt nhân. - Phản ứng hạt nhân có thể toả năng lượng hoặc thu năng lượng. + Nếu mtrước > msau: Phản ứng tỏa năng lượng. 2 Wtỏa = W = (mtrước - msau)c + Nếu mtrước < msau: W < 0. Phản ứng thu năng lượng. Wthu = /W/ = - W
26. NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN PHẢN ỨNG HẠT NHÂN. 3. Năng lượng phản ứng hạt nhân. Ứng dụng?
27. NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ
28. BOM NGUYÊN TỬ
29. Bom nhiệt hạch
30. Củng cố Phản ứng hạt nhân là quá trình tương tác giữa các hạt nhân và biến đổi thành hạt nhân khác. Phản ứng hạt nhân tự phát (phóng xạ) PHẢN Phản ứng hạt nhân kích thích (ph,nh) ỨNG Bảo toàn điện tích. HẠT NHÂN - Bảo toàn số nuclôn (bảo toàn số A). - Bảo toàn năng lượng toàn phần. - Bảo toàn động lượng. 2 Wtoa= W thu = m truoc − m sau c mtruoc msau : Toûa nl mtruoc msau : Thu nl