VẬT LÍ HẠT NHÂN - ÔN THI ĐH

Phần ba - Vật lý hạt nhân Ch ơng IX : những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử. A. Lý thuyết . I. Hạ t nhân nguyên tử - sự phóng xạ. 1. Cấu tạo của hạt nhân nguyên tử: - Hạt nhân nguyên tử đợc cấu tạo từ các hạt prôtôn (p) và nơtrôn (n),gọi là chung là nuclôn. - Hạt nhân nguyên tử kí hiệu: X A Z Trong đó : Z là nguyên tử số( số prôtôn trong hạt nhân), A là số khối(số nuclôn trong hạt nhân), N là số nơtrôn (N = A -Z ), X là kí hiệu của nguyên tố hoá học. 2. Định luật phóng xạ: -Biểu thức: N = N 0 . t e = k N 2 0 ; m = m 0 . t e = k m 2 0 (1) - Trong đó: N 0 , m 0 là số hạt nhân và khối lợng ban đầu. N, m là số hạt nhân và khối lợng ở thời điểm t. T là chu kì bán rã; k là số chu kì bán rã( k = T t , sử dụng khi k là số nguyên hoặc bán nguyên) = T 2ln T 693,0 (2) là hằng số phóng xạ. 3. Độ phóng xạ: - Biểu thức : H =H 0 . t e = N. (3) - trong đó: H 0 = .N 0 là độ phóng xạ ban đầu H = .N là độ phóng xạ ở thời điểm t. - Đơn vị của H: becơren, kí hiệu là Bq; 1Bq = 1phân rã /s; 1Ci = 3,7.10 10 Bq. 4.Chú ý khi giải toán: a. Để vận dụng định luật phóng xạ, ta cần phải biết số hạt nhân có trong m(g) chất phóng xạ: N = A m .N A ; với N A = 6,02.10 23 mol -1 là hằng số Avôgađrô. b. Khi vận dụng định luật phóng xạ: - Nếu t = kT thì áp dụng công thức: N = k N 2 0 ; m = k m 2 0 . (4) - Trờng hợp không thoả mãn hệ thức trên thì mới dùng công thức: N = N 0 . t e ; m = m 0 . t e . c. Để tính số hạt nhân (hoặc khối lợng chất) đã bị phân rã sau thời gian t, ta áp dụng: N = N 0 - N = N 0 (1 - t e ) (5) m = m 0 - m = m 0 (1 - t e ) (6) II. Phản ứng hạt nhân. 1. Độ hụt khối của hạt nhân: M = M 0 - M = (Z.m p + N.m n ) - M (7) Trong đó: M 0 = Z.m p + N.m n là tổng khối lợng các nuclôn; M là khối lợng hạt nhân; m p là khối lợng của prôtôn(m p = 1,007276u); m n là khối lợng nơtrôn (m n = 1,008665u); Với 1u 931MeV/c 2 . 2. Hệ thức Anhxtanh : E = m.c 2 (8) Trong đó: m là khối lợng của vật ; c = 3.10 8 m/s là vận tốc của ánh sáng trong chân không; E là năng lợng nghỉ của hạt nhân. - Năng lợng liên kết của hạt nhân: E = (M 0 - M)c 2 (9) * Nếu M 0 - M > 0 E > 0 ta có phản ứng toả năng lợng * Nếu M 0 - M < 0 E < 0 ta có phản ứng thu năng lợng. - Đơn vị khối lợng nguyên tử: kí hiệu là u 1u = 12 1 m C = 1,66055.10 -27 kg 931MeV/c 2 . 3. Phản ứng hạy nhân và các định luật bảo toàn: +) Phản ứng hạt nhân: X A Z 1 1 + Y A Z 2 2 ' 3 3 X A Z + ' 4 4 Y A Z (10) +) Các định luật bảo toàn: * BT số khối(số nuclôn): A 1 + A 2 = A 3 + A 4 (11) * BT điện tích(ng.tử số) : Z 1 + Z 2 = Z 3 + Z 4 (12) * BT động lợng : x p + y p = 'x p + y p ' (13) Với x p = m x . x v ; y p = m y . x v ; * BT năng lợng toàn phần: (m x + m y )c 2 + 2 1 m x v x 2 + 2 1 m y v y 2 = (m x' + m y' )c 2 + 2 1 m x' v x' 2 + 2 1 m y' v y' 2 (14) Hay E + 2 1 m x v x 2 + 2 1 m y v y 2 = 2 1 m x' v x' 2 + 2 1 m y' v y' 2 (15) 4. Chú ý khi giải toán: - Năng lợng liên kết riêng (năng lợng liên kết của một nuclôn): A E (16) - Liên hệ giữa động lợng P và động năng E đ : E đ = m P 2 2 (17) - Cần lu ý các bài toàn có liên quan đến động lợng: ĐLBT động lợng có hệ thức véc tơ, do đó cần phải vẽ hình , căn cứ vào hình vẽ để tính toán các đại lợng cần tìm. *VD: p = p 1 + p 2 ; p , p 1 , p 2 có hớng nh hình vẽ. p 1 p 2 = 2 1 p + 2 2 p + 2 p 1 p 2 cos p Với = ( p 1; p 2 ) p 2 *B. Các dạng bài tập. *Ví dụ 1: a. Cho biết cấu tạo của hạt nhân U 238 92 và O 17 8 . b. Hãy chỉ ra thành phần cấu tạo và tính năng lợng liên kết, năng lợng liên kết riêng(theo đơn vị MeV) của hạt nhân xênon Xe 129 54 . Cho biết khối lợng hạt nhân xênon M Xe =128,904u; m p = 1,007276u; m n = 1,008665u. *HD - ĐS: a. +) Thành phần cấu tạo: - Hạt nhân U 238 92 có Z = 92 prôtôn, N = A - Z = 146 nơtrôn. - Hạt nhân O 17 8 có Z = 8 prôtôn, N = A - Z = 9 nơtrôn. b. - Hạt nhân Xe 129 54 có Z = 54 prôtôn, N = A - Z = 75nơtrôn - Độ hụt khối cua rhạt nhân xênon : M = M 0 - M = (Z.m p + N.m n ) - M M = (54.1,007276u + 75.1,008665u) - 128.904u = 1,13878u= 1,13878.931Mev/c 2 . - Năng lợng liên kết của hạt nhân xênon: E = M.c 2 1060MeV. - Năng lợng liên kết riêng của hạt nhân xênon: A E 8,217MeV. *Ví dụ 2: Hãy tính bán kính, thể tích và khối lợng riêng của hạt ôxi O 16 8 . Cho biết bán kính hạt nhân đợc tính theo công thức r = r 0 . A 1/3 với r 0 = 1,4.10 -15 m. * HD - ĐS: - Bán kính của hạt nhân ôxi O 16 8 là: r = r 0 . A 1/3 = 3,5.10 -15 m - Thể tích của hạt nhân hạt nhân ôxi O 16 8 là: V = 3 3 4 r = Ar . 3 4 3 0 = 1,80.10 -43 m 3 . - Khối lợng riêng của hạt nhân ôxi O 16 8 là : D = V M ; với M = A.m p . suy ra : D = 1,5.10-17(kg/m 3 ). *Bài toán 1: Xác định các đặc trng của hạt nhân( Cấu tạo của hạt nhân) *Ph ơng pháp : +). Xác định thành phần cấu tạo của hạt nhân: - Hạt nhân nguyên tử kí hiệu: X A Z ; xác định Số prôtôn Z và số nơtrôn N = A - Z. +) Xác định năng lợng liên kết : E = (M 0 - M)c 2 = M.c 2 . trong đó: : M = M 0 - M = (Z.m p + N.m n ) - M M 0 = Z.m p + N.m n là tổng khối lợng các nuclôn; M là khối lợng hạt nhân; m p là khối lợng của prôtôn(m p = 1,007276u); m n là khối lợng nơtrôn (m n = 1,008665u); Với 1u 931MeV/c 2 . +) Năng lợng liên kết riêng (năng lợng liên kết của một nuclon): A E . * L u ý : Khi tính toán thờng để đỡ nhầm lẫn, ta tính M theo đơn vị u, sau đó tính E = M .931MeV; với 1MeV = 1,6.10 -13 J. * Bài tập t ơng tự. *Bài 1: Chỉ ra thành phần cấu tạo và tính năng lơng, năng lợng liên kết riêng của hạt nhân urani U 235 92 . Cho biết khối lợng hạt nhân nguyên tử U235 là M U235 = 235,0439u; 1u = 931MeV/c 2 ; c = 3.10 8 m/s. * ĐS :- Thành phần cấu tạo: Z = 92 prôtôn, N = 143 nơtrôn. +) E = 1783MeV; A E = 7,59MeV. *Bài 2: Khối lợng nguyên tử của rađi Ra 226 88 là M = 226,0254u. a. Hãy chỉ ra thành phần cấu tạo hạt nhân rađi. b. Tính khối lợng của 1 mol nguyên tử rađi, khối lợng của một hạt nhân rađi và khối lợng của 1mol hạt nhân rađi.( theo đơn vị kg). Cho m e = 0,00055u; 1u = 1,66.10 27 kg. c. Tính năng lợng liên kết và năng lợng liên kết riêng của hạt nhân rađi(theo đơn vi MeV, J) . Cho 1u = 931MeV/c 2 . *ĐS: a. Z = 88 prôtôn, N = 138nơtrôn. b. m 3,752.10 -27 kg. - Khối lợng 1 mol nguyên tử Ra: M mol = m.N A = 0,22587kg. - Khối lợng cả một hạt nhân Ra: M = m - Z.m e = 3,7512.10 -25 kg. - Khối lợng 1 mol hạt nhân Ra: M' mol = N A .M mol 0,22582kg. c. E = 1685MeV hay E = 2696.10 -13 J. ==================***==================== * Ví dụ 1: chu kì bán rã của chất rađi phóng xạ 266 88 Ra là T = 600.năm. a. Trong 0,128g rađi có bao nhiêu nguyên tử bị phân rã trong 300 năm. b. Hỏi sau bao lâu thì có 112mg rađi bị phân rã phóng xạ. *Bài toán 2: Xác định lợng chất phóng xạ, lợng chất (số nguyên tử) đ bị ã phân r , và lã ợng chất (số nguyên tử) đợc tạo thành *Ph ơng pháp : 1) Khi biết chu kì bán rã T ( hoặc hằng số phóng xạ ) của chất phóng xạ. Ta áp dụng các công thức của định luật phóng xạ: N = N 0 . t e = k N 2 0 ; m = m 0 . t e = k m 2 0 (1) - Trong đó: N 0 , m 0 là số hạt nhân và khối lợng ban đầu. N, m là số hạt nhân và khối lợng ở thời điểm t. T là chu kì bán rã; k là số chu kì bán rã( k = T t , sử dụng khi k là số nguyên hoặc bán nguyên) = T 2ln T 693,0 (2) là hằng số phóng xạ. Ta có thể tìm đợc N( hoặc m) khi biết N 0 ( hoặc m 0 ) và t. Và ngợc lại. 2) Để giải bài toán, trong nhiều trờng hợp, còn cần áp dụng công thức liên hệ giữa N và m,để tìm N khi biết m, ngợc lại biết N( hoặc N) ta tìm đợc m. N = A Nm A . ; N 0 = A Nm A . .0 trong đó N A = 6,02.10 23 mol -1 , A(g) là khối lợng nguyên tử(nguyên tử khối), m là lợng chất(tính theo g) 3) L u ý : - Số nguyên tử (lợng chất) bị phân rã phóng xạ cũng chính là số nguyên tử ( hay lợng chất) đợc tạo thành đợc xác định nh sau: N = N 0 - N = N 0 (1 - t e ), hay m = m 0 - m = m 0 (1 - t e ) - Trong trờng hợp khoảng thời gian t rất nhỏ so với chu kì bán rã T(t << T), ta áp dụng công thức gần đúng: e x 1 + x ; với x << 1. Khi đó: t e 1 - t . *HD - ĐS: a. Theo đề bài, ta có: k = T t = 2 1 . Do đó áp dụng công thức của định luật phóng xạ, ta có: - lợng chất của rađi còn lại là : m = k m 2 0 = 2 0 m - Lợng chất rađi bị phân rã phóng xạ: m = m 0 - m = m 0 (1 - 2 1 ). - Số nguyên tử rađi đã bị phân rã là: N = A Nm A . 0 8,49.10 19 nguyên tử. b. Lợng chất còn lại, cha bị phân rã trong khoảng thời gian đó là : m = m 0 - m = 16mg. - Ta nhận thấy : m m 0 = 8 = 2 3 = 2 t/T t = 3T = 1800 năm. *Ví dụ 2: Ban đầu có 5 g radon Ra 222 86 là chất phóng xạ với chu kì bán rã là T = 3,8 ngày đêm. Hãy tính: a. Số nguyên tử có trong 5 g Radon. b. Số nguyên tử còn lại trong thời gian t = 9,5 ngày đêm. c. Khối lợng còn lại của nguyên tử radon trong thời gian trên. cho N A = 6,02.10 23 mol -1 . *HD - ĐS: a. Số nguyên tử có trong 5 g radon là: N 0 = A Nm A . .0 = 4,595.10 23 nguyên tử./ b. Nhận xét: k = T t = 2,5. Do đó, ta áp dụng công thức: N = k N 2 0 = 2,39.10 23 nguyên tử, c. Khối lợng còn lại của nguyên tử radon là : m = k m 2 0 0,886g. *Bài tập t ơng tự. *Bài 1: Dùng 21mg chất phóng xạ Pôlôni Po 210 84 . Cu kì bán rã của pôlôni là T = 140 ngày đêm. khi phóng xạ tia , pôlôni biết thành chì Pb. a. Viết phơng trình phản ứng. b. Tìm số nguyên tử của hạt nhân pôlôni bị phân rã sau thời gian 280 ngày đêm. c. Tính khối lợng chì sinh ra trong thời gian trên. *ĐS: a. HS tự viết pt phản ứng. b. N = 4,515.10 19 nguyên tử. c. m = 15,45mg. *Bài 2: Chu kì bán rã của Ra 226 88 là1600 năm. Khi phân rã rađi biến thành rađon Rn 222 86 . a. Rađi phóng xạ hạt gì ? Vết phơng trình phản ứng hạt nhân. b. Lúc đầu có 8 g rađi , sau bao lâu chỉ còn lại 0,5g rađi ? *ĐS: a. Hạt , HS tự viết pt p/'. b. t = 6400 năm. * Bài 3: a. Chất phóng xạ Xesi Cs 139 35 có chu kì bán rã là T = 420 s. Nếu ban đầu có 8.10 6 nguyên tử Xesi thì sau bao lâu chỉ còn lại 8.10 4 nguyên tử Xesi. b. Chu kì bán rã của U238 là T = 4,5.10 9 năm. Hãy tìm số nguyên tử bị phân rã trong 1 năm trong 5 g U238. *ĐS: a. t = 47 phút. b. sử dụng công thức gần đúng vì t << T. Ta tìm đợc: N = 1,95.10 12 nguyên tử. * Bài 4: (ĐH - CĐ 2005) Phôtpho( P 32 15 ) phóng xạ với chu kì bán rã là T = 14,2 ngày và biến đổi thành lu huỳnh (S). Viết phơng trình của sự phóng xạ đó và nêu cấu tạo của hạt nhân lu huỳnh. Sau 42,6 ngày kể từ thời điểm ban đầu, khối lợng của một chất phóng xạ P 32 15 còn lại là 2,5 g. Tính khối lợng ban đầu của nó. *ĐS: - HS tự viết pt của sự phóng xạ và nêu cấu tạo của S. -áp dụng định luật phóng xạ: m 0 = 20g ( chú ý T t ). *Bài 5: (ĐH-Đ2006) Hạt nhân Pôlôni ( Po 210 84 ) phóng ra hạt và biến thành hạt nhân chì (Pb) bền. a.Viết phơng trình diễn tả quá trình phóng xạ và cho biết thành phàn cấu tạo của hạt nhân chì. b. Ban đầu một mẫu pôlôni nguyên chất. Hỏi sau bao lâu thì tỉ lệ giữa khối chì và khối lợng pôlôni còn lại trong mẫu là n = 0,7 ? Biết chu kì bán rã của pôlôni là 138,38 ngày. Lấy ln2 = 0,693; ln1,71 = 0,536. *ĐS: a. HS tự viết pt của sự phóng xạ và nêu cấu tạo của chì Pb. b. t 107 ngày. =============***=============== * Ví dụ1: Một chất phóng xạ sau 10 ngày giảm đi 1/4 khối lợng ban đầu đã có. Tính chu kì bán rã. *HD - ĐS: - áp dụng công thức : m = k m 2 0 m m 0 = 2 k 4 = 2 k k = 2 T t = 2 T = 2 t = 5 ngày. * Ví dụ 2: Rađi Ra 226 88 là chất phóng xạ và biến thành hạt Radon Rn 222 86 . a. Viết phơng trình phản ứng. b. Ban đầu có 16g Rađi nguyên chất, sau thời gian t = 6400năm thì lợng Rađi còn lại là 1g. Tính chu kì bán rã và hằng số phóng xạ của Rađi . *HD - ĐS: a. Ra 226 88 + Rn 222 86 b. - áp dụng công thức : m = k m 2 0 2 k = m m 0 = 16 = 2 4 k = T t = 4 T = 1600 năm. *Bài toán 3: Xác định chu kì bán r T( hay hằng số phóng xạ ã ) *Ph ơng pháp : +) Để xác định T(hoặc ) , ta áp dụng các công thức: N = N 0 . t e = k N 2 0 hay m = m 0 . t e = k m 2 0 N = N 0 - N = N 0 (1 - t e ), hay m = m 0 - m = m 0 (1 - t e ), với = T 2ln T 693,0 +) Trong mọi trờng hợp, căn cứ vào dữ kiện đề bài, sẽ tính đợc đại lợng t , từ đó biết t và T. -Trong trờng hợp khoảng thời gian t rất nhỏ so với chu kì bán rã T(t << T), ta áp dụng công thức gần đúng: e x 1 + x ; với x << 1. Khi đó: t e 1 - t . - Hằng số phóng xạ: = T 2ln T 693,0 = 1600 693,0 = 4,331.10 - 4(năm -1 ). *Bài tập t ơng tự *Bài 1: 0,2mg Rađi Ra 226 88 phóng ra 4,35.10 8 hạt trong 1 phút. Hãy tìm chu kì bán rã của Rađi ( Cho niết chu kì này khá lớn so với thời gian quan sát) *ĐS: T 1619 năm. (HD : sử dung công thức gần đúng). *Bài 2: Tìm chu kì bán rã và hằng số phóng xạ của chất phóng xạ Xêsi Cs134 , biết rằng, từ 1 g Xêsi ban đầu, sau 13 năm 3 tháng 7 ngày chỉ còn lại 10mg Xesi. *ĐS: T = 730 ngày 2 năm; = 0,3465(năm -1 ). =============***============= *Ví dụ 1: Pôlôni Po 210 84 là nguyên tố phóng xạ . Chu kì bán rã T = 138 ngày. a. Viết phơng trình phản ứng. Xác định thành phần cấu tạo của hạt nhân con tạo thành ? b. Một mẫu pôlôni nguyên chất có khối lợng ba đầu là 0,01g. Tính độ phóng xạ của mẫu chất trên sau 3 chu kì bán rã . Cho N A = 6,023.10 23 mol -1 . *HD - ĐS: a. - Phơng trình phản ứng: Po 210 84 + X A Z . *Bài toán 4: Xác định độ phóng xạ và thời gian tồn tại (tuổi) của một mẫu vật ( nguồn phóng xạ). * Ph ơng pháp : 1) .Để tính độ phóng xạ của một lợng chất phóng xạ( hoặc một mẫu vật chứa chất phóng xạ), ta áp dụng công thức : H = H 0 . t e Với H 0 = N 0 ; H = N; N = A Nm A . ; N 0 = A Nm A . .0 +) Nếu đề bài cho m(m 0 ) hoặc N(N 0 ) H(H 0 ). Cần lu ý đơn vị của H là Bq(Bécơren) hoặc Ci( Curi): 1Ci = 3.7.10 10 Bq, do đó có đơn vị là s -1 . 2). Để tìm thời gian tồn tại t của mẫu vật phóng xạ, khi biết H 0 (H) và T( ).Và ngợc lại. -Trong trờng hợp khoảng thời gian t rất nhỏ so với chu kì bán rã T(t << T), ta áp dụng công thức gần đúng: e x 1 + x ; với x << 1. Khi đó: t e 1 - t . - áp dụng ĐLBT số khối và bảo toàn điện tích: 210 = 4 + A và 84 = 2 + Z A = 206, Z = 82. Vậy hạt nhân là chì Pb 206 82 , thành phần cấu tạo gồm Z = 82 prôtôn và N = A - Z = 124nơtrôn. - Phơng trình phản ứng đầy đủ: Po 210 84 + Pb 206 82 . b. - Theo đề bài, ta có: k = T t = 3, áp dụng định luật phóng xạ: H = k H 2 0 (1) Với H 0 = N 0 = T 2ln . A Nm A0 (2) , với A = 210 . Từ (1) và (2) suy ra: H = 2,08.10 11 Bq. *Ví dụ 2: Hất phóng xạ pôlôni Po 210 có chu kì bán rã là 138 ngày. a. Tìm độ phóng xạ của 4 g pôlôni. b. Hỏi sau bao lâu độ phóng xạ của nó giảm đi 100 lần. Cho N A = 6,02.10 23 mol -1 *HD - ĐS: a. Ta có: H 0 = N 0 = T 2ln . A Nm A0 = 6,67.10 14 Bq b. - áp dụng định luật phóng xạ: H = H 0 . t e H H 0 = t e 100 = t e ln 2 vế , ta có: ln100 = t t = 1 ln100 = 693,0 T .ln100 = 916 ngày. *Ví dụ 3: a. Urani U 238 92 sau bao nhiêu lần phóng xạ và bao nhiêu lần phóng xạ biến thành chì Pb 206 82 . b. Chu kì biến đổi của sự tổng hợp này là T = 4,6.10 9 năm. Giả sử ban đầu một loại đá chỉ chứa urani, không chứa chì. Nếu hiện nay tỉ lệ khối lợng của urani và chì là n = 37, thì tuổi của đá ấy là bao nhiêu ? *HD - ĐS: a. Ta có: U 238 92 x + y + Pb 206 82 (1) (x,y Z + ) - Trờng hợp phóng xạ + : áp dụng ĐLBT số khối và bảo toàn điện tích, ta có: 238 = 4x + 0y + 206 và 92 = 2x + y + 82 x = 8 và y = -6 < 0 (loại) Trờng hợp phóng xạ - : áp dụng ĐLBT số khối và bảo toàn điện tích, ta có: 238 = 4x + 0y + 206 và 92 = 2x - y + 82 x = 8 và y = 6. Vậy sau 8 lần phóng xạ và 6 lần phóng xạ thì U 238 biến thành chì Pb 206. b. Gọi N 0 ; N 1 lần lợt là số hạt nhân ban đầu và ở thời điểm t của U238 , ta có: N 0 = N 1 + N 2 với N 1 = N 0. t e 1 0 N N = t e t = 1 (1+ 1 0 N N ) = 1 ln 1 21 N NN + t = 693,0 T ln(1 + 1 2 N N ) (1) . ta biết : N 1 = U U A m N A ; N 2 = Pb Pb A m N A nên 1 2 N N = Pb Pb A m . U U m A = 206.37 238 (2) từ (1) và (2), suy ra: t = 0,2.10 9 năm. *Bài tập t ơng tự *Bài 1: Hãy tìm độ phóng xạ của một lợng bằng 0,248mg đồng vị phóng xạ Na 25 có chu kì bán rã là T = 62s. Tính độ phóng xạ của nó sau 10 phút. [...]... 2,61.1,6.1 0-1 3J = 4,176.1 0-1 3J * Ví dụ 2: Xét phản ứng hạt nhân xảy ra khi bắn phá nhân Al đứng yên bằng các hạt : 27 30 + 13 Al 15 P + n Biết khối lợng các hạt nhân: MAl = 26,974u; Mp = 29,970u; M = 4,0013u; Mn = 1,0087u; c = 3.108m/s Tính năng lợng tối thi u của hạt để phản ứng xảy ra Bỏ qua động năng của các hạt sinh ra *HD - ĐS: - Theo phản ứng hạt nhân trên, ta có: Khối lợng của các hạt nhân tham... (M0 - M)c2 *) 27 *Ví dụ 3: Bắn hạt với động năng E = 4MeV vào hạt nhân nhôm 13 Al đứng 30 yên; sau phản ứng có xuất hiện hạt nhân phốtpho 15 P a Viết phơng trình phản ứng hạt nhân b Phản ứng trên toả hay thu năng lợng? Tính năng lợng toả hoặc thu của phản ứng hạt nhân đó ? c Biết nơtrôn sinh ra sau phản ứng chuyển động vuông góc với phơng chuyển động của hạt Hãy tính động năng của hạt nơtrôn và hạt. .. phóng xạ giảm đi 2 lần b - Sau x lần phóng xạ và một số lần phóng xạ , 238U biến thành hạt nhân 92 có số khối 238 - 4x - Tơng tự sau y lần phóng xạ , 235U biến thành hạt nhân có số khối 235 - 4y 92 - Nếu hai hạt nhân này giống nhau thì: 238 - 4x = 235 - 4y - 4x + 4y + 3 = 0 Phơng trình này vô nghiệm Vậy không có sản phẩm nào giống nhau *Bài 4: Khi phân tích một mẫu gỗ, ngời ta xác định đợc rằng:... 2: ( ĐH Thủy Lợi 1998) Cho phản ứng hạt nhân sau: 1 H + 49 Be 24 He + X + 2,1MeV 1 a Xác định hạt nhân X ? b Tính năng lợng toả ra từ phản ứng trên khi tổng hợp đợc 2gam Heli Biết số Avôgađrô NA = 6,02.1023mol-1 *ĐS: a Hạt nhân ZA X là 37 Li mN A = 3,01.1023 Năng lợng toả ra: b - Số hạt nhân Heli có trong 2g: N = A 23 E = N E = 6,321.10 MeV; Với E = 2,1MeV *Bài 3: ( HV- KT-QS1998)Ngời ta dùng hạt. .. 30,9753u Khối lợng của các hạt nhân sinh ra: M = Mp+ M n = 30,9787u - Do M0 > M , nên phản ứng thu năng lợng Năng lợng chuyển tành năng lợng liên kết: E = (M0 - M)c2 - Năng lợng của hạt cần cung cấp để phản ứng hạt nhân xảy ra: E = E + Eđ Do bỏ qua động năng của các hạt nhân sinh ra( E đ = 0) nên năng lợng tối thi u của hạt cần cung cấp để phản ứng xảy ra là: Emin = E = (M0 - M)c2 = 3,16MeV (* Có thể... *Giải: a -Trong phản ứng hạt nhân số nucl ôn( số khối) đợc bảo toàn - Trong phản ứng hạt nhân điện tích đợc bảo toàn - Trong phản ứng hạt nhân động lợng và năng lợng toàn phần đợc bảo toàn 23 - Từ pt phản ứng: p + 11 Na ZA Ne + , ta áp dụng ĐLBT số khối và điện tích: 1 + 23 = A + 4 A = 20 vậy hạt nhân Ne có 10 prôtôn và 10 nơtrôn 1 + 11 = Z + 2 Z = 10 b - p dụng ĐLBT năng lợng toàn phần, ta có:... nơtrôn Và phơng trình phản 2 + 13 = 15 + Z Z = 0 27 30 ứng là: 24 He + 13 Al 15 P + 01n b - Ta có: M0 - M = ( M + MAl) - ( MP + Mn) = - 0,0029u < 0 nên phản ứng thu năng lợng Năng lợng của phản ứng hạt nhân chính là năng lợng cần thi t để phản ứng hạt nhân đó xảy ra: E = (M0 - M)c2 = - 0,0029.931MeV = -2 ,7MeV c - áp dụng uu uu ur ĐLBT động lợng và bảo toàn năng lợng toàn phần cho phản ứng, ta r u r... 1: (CĐ-GTVT 2004) Ngời ta dùng prôtôn có động năng Ep = 5,58MeV bắn 23 23 phá hạt nhân 11 Na đứng yên, tạo ra phản ứng: p + 11 Na ZA Ne + a Nêu các ĐLBT trong phản ứng hạt nhân và cấu tạo của hạt nhân Ne b Biết động năng của hạt là E = 6,6MeV , tính động năng của hạt Ne Cho: mp = 1,0073u; mNa = 22,9850u; mNe = 19,9869u; m = 4,0015u; 1u = 931MeV; c = 3.108m/s *Giải: a -Trong phản ứng hạt nhân số... ta dùng hạt prôtôn có đông năng E P = 5,58MeV 23 băn phá hạt nhân 11 Na đứng yên.hai hạt sinh ra là 24 He và X a Viết phơng trình phản ứng Tính số prôtôn và số nơtrôn của hạt X b Tính ra MeV năng lợng toả ả trong phản ứng trên c Biết động năng của Heli là EHe == 6,6MeV, tính động năng của hạt X d Tính góc hợp bởi véc tơ vận tốc của hạt prôtôn và hạt Heli Cho biết khối lợng của các hạt: MP = 1,0073u;... nhân *Phơng pháp: 1) áp dụng các định luật bảo toàn cho phản ứng hạt nhân: +) Để viết phơng trình phản ứng hạt nhân( hoặc tìm hạt nhân cha biết), ta áp dụng các ĐLBT số khối A và ĐLBT điện tích Z: A A (*) ZA X ' + A Y ' Phản ứng hạt nhân: Z X + Z Y Z Các định luật bảo toàn: * BT số khối(số nuclôn): A1 + A2 = A3 + A4 * BT điện tích(ng.tử số) : Z1 + Z2 = Z 3 + Z4 +)Để khẳng định (*) là phản ứng hạt nhân . O 17 8 có Z = 8 prôtôn, N = A - Z = 9 nơtrôn. b. - Hạt nhân Xe 129 54 có Z = 54 prôtôn, N = A - Z = 75nơtrôn - Độ hụt khối cua rhạt nhân xênon : M = M 0 - M = (Z.m p + N.m n ) - M M = (54.1,007276u. các hạt prôtôn (p) và nơtrôn (n),gọi là chung là nuclôn. - Hạt nhân nguyên tử kí hiệu: X A Z Trong đó : Z là nguyên tử số( số prôtôn trong hạt nhân) , A là số khối(số nuclôn trong hạt nhân) ,. Phần ba - Vật lý hạt nhân Ch ơng IX : những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử. A. Lý thuyết . I. Hạ t nhân nguyên tử - sự phóng xạ. 1. Cấu tạo của hạt nhân nguyên tử: - Hạt nhân nguyên