Bài 36 Năng lượng liên kết của hạt nhân Phản ứng hạt nhân I Năng lượng liên kết của hạt nhân 1 Lực hạt nhân Lực hạt nhân không cùng bản chất với lực hấp dẫn hay lực tĩnh điện; nó là một loại lực mới t[.]
Bài 36: Năng lượng liên kết hạt nhân Phản ứng hạt nhân I Năng lượng liên kết hạt nhân Lực hạt nhân - Lực hạt nhân không chất với lực hấp dẫn hay lực tĩnh điện; loại lực truyền tương tác nuclon hạt nhân Lực gọi lực tương tác mạnh - Lực hạt nhân phát huy tác dụng phạm vi kích thước hạt nhân Độ hụt khối m hạt nhân AZ X - Khối lượng hạt nhân m hn nhỏ tổng khối lượng nuclôn tạo thành hạt nhân lượng m : Độ hụt khối m Khối lượng Khối lượng Khối lượng hạt nhân Z prôtôn N nơtrôn mhn (mX) Zmp (A – Z)mn m = Zmp + (A – Z)mn – mhn Năng lượng liên kết Wlk hạt nhân AZ X - Năng liên kết lượng tỏa tạo thành hạt nhân (hay lượng thu vào để phá vỡ hạt nhân thành nuclôn riêng biệt) Công thức: Wlk m.c2 Hay: Wlk Z.mp A Z .mn mhn c2 Năng lượng liên kết riêng hạt nhân - Năng lượng liên kết riêng lượng liên kết tính nuclơn Wlkr Wlk A - Hạt nhân có lượng liên kết riêng lớn bền vững Ví dụ: 56 26 Fe có lượng liên kết riêng lớn Wlk = 8,8 (MeV/nuclôn) A II Phản ứng hạt nhân Định nghĩa đặc tính - Phản ứng hạt nhân q trình dẫn tới biến đổi hạt nhân A1 Z1 X1 A2 Z2 X2 A3 Z3 X3 A4 Z4 X4 hay A1 Z1 A A2 Z2 B A3 Z3 C A4 Z4 D - Có hai loại phản ứng hạt nhân: + Phản ứng hạt nhân tự phát: trình tự phân rã hạt nhân khơng bền vững thành hạt nhân khác Ví dụ: q trình phóng xạ + Phản ứng hạt nhân kích thích: q trình hạt nhân tương tác với tạo hạt nhân khác Ví dụ: phản ứng phân hạch, phản ứng nhiệt hạch Chú ý: Các hạt thường gặp phản ứng hạt nhân: 1 p 11 H ; n ; 42 He ; 01 e ; 01 e Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân: Phản ứng hạt nhân: A1 Z1 A A2 Z2 B A3 Z3 C A4 Z4 D a Định luật bảo tồn số nuclơn (số khối A): A1 A2 A3 A4 b Định luật bảo tồn điện tích (ngun tử số Z): Z1 Z2 Z3 Z4 c Định luật bảo toàn động lượng: P P p t s p p3 p d Định luật bảo toàn lượng toàn phần: Wtr Ws Chú ý: - Năng lượng toàn phần hạt nhân: gồm lượng nghỉ lượng thông thường động năng: W E0 K mc2 ; Động năng: K W E0 m m0 c2 - Định luật bảo toàn lượng toàn phần viết: Wđ1 + Wđ2 + m1.c2 + m2.c2 = Wđ3 + Wđ4 + m3.c2 + m4.c2 => (m1 + m2 - m3 - m4) c2 = Wđ3 + Wđ4 - Wđ1 - Wđ2 = Q tỏa /thu - Liên hệ động lượng động năng: p2 2mWd 2mK hay K Wd p2 2m Năng lượng phản ứng hạt nhân: + Khối lượng trước sau phản ứng: mtr = m1 + m2 ms = m3 + m4 + Năng lượng W: - Trong trường hợp m (kg) ; W (J) : W (mtr ms )c2 (ms mtr )c2 Wlks Wlk tr Ks K tr (J) - Trong trường hợp m (u) ; W (MeV) : W (m0 m)931,5 (m m0 )931,5 Wlks Wlk tr Ks K tr (MeV) + Nếu mtr > ms: W : phản ứng tỏa lượng; + Nếu mtr < ms: W : phản ứng thu lượng Bài 23: Nguyên tắc thông tin liên lạc sóng vơ tuyến Ngun tắc chung việc thơng tin liên lạc sóng vơ tuyến - Phải dùng sóng điện từ cao tần + Những sóng vơ tuyến dùng để tải thơng tin gọi sóng mang + Trong vơ tuyến truyền thanh, người ta dùng sóng mang có bước sóng từ vài m đến vài trăm m + Trong vô tuyến truyền hình, người ta dùng sóng mang có bước sóng ngắn nhiều ( < 1m ) - Phải biến điệu sóng mang Cách biến điệu: + Dùng micrô để biến dao động âm thành dao động điện có tần số: sóng âm tần + Dùng mạch biến điệu để “trộn” sóng âm tần với sóng mang: biến điện sóng điện từ - Ở nơi thu, phải dùng mạch tách sóng để tách sóng âm tần khỏi sóng cao tần để đưa loa - Khi tín hiệu thu có cường độ nhỏ, ta phải khuyếch đại chúng mạch khuyếch đại Sơ đồ khối máy phát vô tuyến đơn giản (1): Micrô: Tạo dao động điện âm tần (2): Mạch phát sóng điện từ cao tần: Phát dao động điện từ tần số cao (cỡ MHz) (3): Mạch biến điệu: Trộn dao động điện từ cao tần với dao động điện từ âm tần (4): Mạch khuyếch đại: Khuyếch đại dao động điện từ cao tần biến điệu (5): Anten phát: Tạo sóng điện từ cao tần lan truyền không gian Sơ đồ khối máy thu đơn giản (1) Anten thu: Thu sóng điện từ cao tần biến điệu (2) Mạch chọn sóng: Chọn lấy sóng cao tần có chứa dao động âm tần cần thu (3) Mạch tách sóng: Tách dao động điện từ âm tần khỏi dao động điện từ cao tần (4) Mạch khuyếch đại dao động điện từ âm tần: Khuyếch đại dao động điện từ cao tần tách sóng (5) Loa: Biến dao động điện thành dao động âm Bài 39 Phản ứng nhiệt hạch Cơ chế phản ứng nhiệt hạch a Phản ứng nhiệt hạch gì? − Phản ứng nhiệt hạch q trình hai hay nhiều hạt nhân nhẹ ( A 10 ) hợp lại thành hạt nhân nặng Ví dụ: H 13 H 24 He 10 n Phản ứng toả lượng Qtỏa = 17,6MeV b Điều kiện thực - Nhiệt độ phải tăng lên đến cỡ trăm triệu độ - Mật độ hạt nhân plasma (n) phải đủ lớn - Thời gian trì trạng thái plasma ( ) phải đủ lớn Năng lượng nhiệt hạch - Năng lượng toả phản ứng nhiệt hạch gọi lượng nhiệt hạch - Năng lượng nhiệt hạch Trái Đất với ưu việt: không gây ô nhiễm (sạch) nguyên liệu dồi nguồn lượng kỉ XXI - Thực tế quan tâm đến phản ứng hạt nhân hiđrơ tổng hợp thành hạt nhân hêli 1 H 13 H 42 He; 12H 12 He 42 He H 13 H 24 He 10 n - Năng lượng tỏa tổng hợp (g) heli gấp 10 lần lượng tỏa phân hạch (g) urani, gấp 85 lần lượng tỏa đốt than Phản ứng nhiệt hạch Trái Đất a Phản ứng nhiệt hạch không điều khiển Con người tạo phản ứng tổng hợp hạt nhân thử bom H Quá trình nổ bom H xảy sau: Thuốc nổ TNT phát hoả đẩy hai khối uranium chập lại đạt khối lượng tới hạn, tức làm phát nổ bom A đưa nhiệt độ lên hàng chục triệu độ, đủ gây phản ứng nhiệt hạch tức thời cho toàn khối deuterium tritium Đây phản ứng nổ tổng hợp nhiệt hạch khơng điều khiển bom khinh khí b Phản ứng tổng hợp hạt nhân có điều khiển - Hiện sử dụng đến phản ứng: 12 H 13 H 42 He 10 n 17,6 MeV - Cần tiến hành việc: + Đưa tốc độ hạt lên lớn: cách đưa nhiệt độ lên cao, dùng máy gia tốc, dùng chùm laze cực mạnh + “Giam hãm” hạt nhân phạm vi nhỏ hẹp để chúng gặp nhau, cách: đựng hịn bi thủy tinh đường kính 100m rọi vào chùm tia laze cực mạnh giam hãm bẫy từ Chú ý: Phóng xạ, phân hạch nhiệt hạch phản ứng hạt nhân tỏa lượng Bài 38 Phản ứng phân hạch Cơ chế phản ứng phân hạch a Phản ứng phân hạch + Là phản ứng hạt nhân nặng vỡ thành hai mảnh nhẹ + Ta quan tâm đến phản ứng phân hạch kích thích phản ứng phân hạch tự phát xảy với xác suất nhỏ b Phản ứng phân hạch kích thích - Chỉ xét phản ứng phân hạch hạt nhân: 235 92 238 U; 92 U; 239 94 Pu n X X* Y Z kn k 1,2,3 - Q trình phân hạch X khơng trực tiếp mà phải qua trạng thái kích thích X* Năng lượng phân hạch Xét phản ứng phân hạch: 235 236 138 n 92 U 92 U* 95 39 Y 53 I 30 n; a Phản ứng phân hạch toả lượng ... mc2 ; Động năng: K W E0 m m0 c2 - Định luật bảo tồn lượng tồn phần viết: Wđ1 + W? ?2 + m1.c2 + m2.c2 = Wđ3 + Wđ4 + m3.c2 + m4.c2 => (m1 + m2 - m3 - m4) c2 = Wđ3 + Wđ4 - Wđ1 - W? ?2 =... hạch: 23 5 23 6 138 n 92 U 92 U* 95 39 Y 53 I 30 n; a Phản ứng phân hạch toả lượng - Phản ứng phân hạch 23 5 92 U phản ứng phân hạch toả lượng, lượng gọi lượng phân hạch - Mỗi phân hạch 23 5 92. .. tế quan tâm đến phản ứng hạt nhân hiđrô tổng hợp thành hạt nhân hêli 1 H 13 H 42 He; 12H ? ? 12 He 42 He H 13 H ? ?24 He 10 n - Năng lượng tỏa tổng hợp (g) heli gấp 10 lần lượng tỏa phân hạch (g)