Đang tải... (xem toàn văn)
CHƯƠNG VII HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ I TÍNH CHẤT VÀ CẤU TẠO HẠT NHÂN 1 Lý thuyết + Hạt nhân gồm có Z prôtôn và A – Z (A số nuclôn); kí hiệu X Các hạt nhân có cùng số prôtôn Z nhưng khác số nơtron N (khác số[.]
CHƯƠNG VII HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ I TÍNH CHẤT VÀ CẤU TẠO HẠT NHÂN Lý thuyết + Hạt nhân gồm có Z prơtơn A – Z (A: số nuclơn); kí hiệu: A Z X Các hạt nhân có số prôtôn Z khác số nơtron N (khác số khối A) gọi đồng vị + Đơn vị khối lượng: Trong vật lí hạt nhân người ta dùng loại đơn vị khối lượng: kg, u MeV/c2: u = 1,66055.10-27 kg 931,5 MeV/c2 + Hệ thức Anhxtanh lượng khối lượng: E = mc2 + Một hạt có khối lượng m0 trạng thái nghĩ chuyển động với tốc độ m0 v2 1 c v, khối lượng tăng lên thành m với m = + Năng lượng toàn phần: E = mc2 + Năng lượng nghĩ: E0 = m0c2 Động hạt: Wđ = E = E0 Công thức A + Hạt nhân Z X, có A nuclơn; Z prơtơn có N = (A – Z) nơtron m + Số hạt nhân m gam chất đơn nguyên tử: N = A NA m0 1 + Khối lượng tương đối tính: m = v2 c2 http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word m0 v2 1 c c2 + Năng lượng toàn phần: E = mc2 = + Năng lượng nghỉ: E0 = m0c2 1 + Động Wđ = E – E0 = mc2 – m0c2 = ( v2 c -1)m c2 II NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT HẠT NHÂN PHẢN ỨNG HẠT NHÂN Lý thuyết + Lực tương tác nuclôn gọi lực hạt nhân (là tương tác hạt nhân tương tác mạnh) Lực hạt nhân phát huy tác dụng hai nuclôn cách khoảng nhỏ kích thước hạt nhân (khoảng 10-15 m) + Khối lượng cùa hạt nhân nhỏ khối lượng tổng nuclôn tạo thành hạt nhân đó: m = Zmp + (A – Z)mn – mX > + Năng lượng liên kết hạt nhân lượng tối thiểu cần thiết để tách nuclôn hạt nhân thành nuclơn riêng lẻ; đo tích độ hụt khối m với c2: Wlk = m.c2 + Năng lượng liên kết riêng hạt nhân lượng liên kết tính Wlk nuclơn ( = A ) hạt nhân + Mức độ bền vững hạt nhân tùy thuộc vào lượng liên kết riêng hạt nhân, hạt nhân có lượng liên kết riêng lớn bền vững http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Các hạt nhân có số khối A khoảng từ 50 đến 80 có lượng liên kết riêng lớn lượng liên kết riêng hạt nhân đầu bảng cuối bảng tuần hoàn, lượng liên kết riêng hạt nhân lớn vào cở 8,8 MeV/nuclôn (của hạt nhân sắt 56 28 Fe) + Phản ứng hạt nhân trình dẫn đến biến đổi hạt nhân + Có loại phản ứng hạt nhân: Phản ứng hạt nhân tự phát phản ứng hạt nhân kích thích + Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân: bảo tồn điện tích (ngun tử số Z); bảo tồn số nuclơn (số khối A); bảo tồn lượng toàn phần; bảo toàn động lượng Trong phản ứng hạt nhân khơng có bảo tồn khối lượng + Năng lượng phản ứng hạt nhân: W = (mtrước - msau)c2: W > tỏa lượng; W < thu lượng Công thức + Độ hụt khối, lượng liên kết, lượng liên kết riêng: Wlk m = Zmp + (A – Z)mn – mhn; Wlk = m.c ; = A + Các định luật bảo toàn phản ứng: A1 Z1 X1 + A2 Z2 X2 A3 Z3 X3 + A4 Z4 X4 Bảo tồn số nuclơn: A1 + A2 = A3 + A4 Bảo tồn điện tích: Z1 + Z2 = Z3 + Z4 v Bảo toàn động lượng: m1 v1 + m2 v = m3 + m4 v Bảo toàn lượng toàn phần: http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word (m1 + m2)c + K1 + K2 = (m3 + m4)c + K3 + K4; với Ki = miv i động 2 hạt nhân thứ i + Năng lượng toả thu vào phản ứng hạt nhân: W = (mA + mB - mC - mD)c2 = WlkC + WlkD - WlkA - WlkB = CAC + DAD - AAA - BAB W > 0: tỏa lượng; W < 0: thu lượng III PHĨNG XẠ Lý thuyết + Phóng xạ: Là tượng hạt nhân không bền vững tự phát phân rã, phát tia phóng xạ biến đổi thành hạt nhân khác + Đặc tính q trình phóng xạ: Hồn tồn ngun nhân bên gây ra, tuyệt đối không phụ thuộc vào tác động bên ngồi + Định luật phóng xạ: Mỗi chất phóng xạ đặc trưng thời gian T gọi chu kì bán rã Cứ sau chu kì số nguyên tử chất biến đổi thành chất khác + Biểu thức định luật phóng xạ: N = N0 t T = N0e m = m0 -t t T ln 0,693 T = m0e ; với = T -t + Các dạng phóng xạ: - Phóng xạ : Tia dịng hạt nhân li He - Phóng xạ -: Tia - dịng electron - Phóng xạ +: Tia + dịng pơzitron 1 e e - Phóng xạ : Tia sóng điện từ có bước sóng ngắn (tần số lớn), không mang điện http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Phóng xạ thường xảy phản ứng hạt nhân, phóng xạ hay phóng xạ -, phóng xạ + Các hạt chuyển động với tốc độ cỡ 2.10 m/s; hạt - + chuyển động với tốc độ xấp xĩ tốc độ ánh sáng cịn hạt (là phơtơn) chuyển động với tốc độ tốc độ ánh sáng Công thức + Số hạt nhân, khối lượng chất phóng xạ lại sau thời gian t: t t T T N = N0 = N0e-t; m(t) = m0 = m0e-t + Số hạt nhân tạo thành sau thời gian t: t T N’ = N0 – N = N0 (1 – ) = N0(1 – e-t) + Tỉ số số hạt nhân tạo thành số hạt nhân phóng xạ cịn lại sau thời t N ' T e t t t N e T gian t: + Khối lượng chất tạo thành sau thời gian t: A' A' t T m’ = m0 A (1 – ) = m0 A (1 – e-t) + Tỉ số khối lượng chất tạo thành khối lượng chất phóng xạ cịn lại t m' A ' T A ' e t t t m A A e T sau thời gian t: ln + Liên hệ số phóng xạ chu kì bán rã T: = T 0, 693 T http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word IV PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH Lý thuyết + Phân hạch: Là tượng hạt nhân nặng thành hai mãnh nhẹ + Đặc điểm: Sinh đến nơtron toả lượng lớn + Phân hạch 235 U tác dụng nơtron tỏa lượng cở 200 MeV trì theo trình dây chuyền (trong điều kiện khối lượng 235 U đủ lớn) Các sản phẩm phân hạch hạt nhân chứa nhiều nơtron phóng xạ - Số nơtron phát phân hạch gây phân hạch gọi hệ số nhân nơtron k: Nếu k < phản ứng dây chuyền khơng xảy ra; k = phản ứng dây chuyền xảy khơng tăng vọt điều khiển được; k > phản ứng dây chuyền tăng vọt không điều khiển dẫn đến vụ nổ nguyên tử Khối lượng tối thiểu chất phân hạch để phản ứng phân hạch trì gọi khối lượng tới hạn Với với 239 94 235 92 U khối lượng tới hạn cỡ 15 kg; Pu khối lượng tới hạn cỡ kg Phản ứng dây chuyền có điều khiển tạo lị phản ứng hạt nhân: Dùng điều khiển có chứa bo, cađimi để điều khiển cho số nơtron sinh quay lại kích thích phản ứng phân hạch ln + Phản ứng nhiệt hạch: Là phản ứng kết hợp hai hạt nhân nhẹ thành hạt nhân nặng + Đặc điểm: Là phản ứng toả lượng + Điều kiện để xảy phản ứng nhiệt hạch: Các phản ứng kết hợp khó xảy (do hạt nhân tích điện dương nên đẩy nhau) Muốn chúng tiến http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word lại gần kết hợp chúng phải có động lớn để thắng lực đẩy Culơng, muốn cần phải có nhiệt độ cao + Là nguồn gốc lượng Mặt Trời + Năng lượng nhiệt hạch, với ưu việt không gây ô nhiễm (sạch) nguyên liệu dồi nguồn lượng tương lai Công thức + Liên hệ động lượng động năng: Wđ = mv2; p2 = 2mWđ + Năng lượng tỏa thu vào phản ứng hạt nhân: W = (m1 + m2 – m3 – m4)c2 = W3 + W4 – W1 – W2 = A33 + A44 – A11 – A22 http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word ... KẾT HẠT NHÂN PHẢN ỨNG HẠT NHÂN Lý thuyết + Lực tương tác nuclôn gọi lực hạt nhân (là tương tác hạt nhân tương tác mạnh) Lực hạt nhân phát huy tác dụng hai nuclơn cách khoảng nhỏ kích thước hạt nhân. .. vào cở 8,8 MeV/nuclôn (của hạt nhân sắt 56 28 Fe) + Phản ứng hạt nhân trình dẫn đến biến đổi hạt nhân + Có loại phản ứng hạt nhân: Phản ứng hạt nhân tự phát phản ứng hạt nhân kích thích + Các định... + Năng lượng liên kết riêng hạt nhân lượng liên kết tính Wlk nuclơn ( = A ) hạt nhân + Mức độ bền vững hạt nhân tùy thuộc vào lượng liên kết riêng hạt nhân, hạt nhân có lượng liên kết riêng