TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ HẠT NHÂN § CẤU TẠO CỦA HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ- ĐỘ HỤT KHỐI I CẤU TẠO CỦA HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ Cấu hạt nhân nguyên tử : Hạt nhân cấu tạo hai loại hạt sơ cấp gọi nuclôn gồm: Hạt sơ Ki hiệu Khối lượng theo Khối lượng theo u Điện tích -27 cấp kg 1u =1,66055.10 (nuclon) kg −27 1,67262.10 p =1 H Prôtôn: mp =1,00728u +e mp = kg −27 1,67493.10 Nơtrôn: mn =1,00866u không mang điện tích n = 0n mn = kg + Nguyên tử Hidrô, Hạt nhân có nuclôn prôtôn Hạt nhân Hêli có nuclôn: prôtôn nơtrôn + + - 1.1.Kí hiệu hạt nhân: - A Z A Z X = số nuctrôn : số khối = số prôtôn = điện tích hạt nhân (nguyên tử số) N = A−Z : số nơtrôn 1.2.Bán kính hạt nhân nguyên tử: 1 Ví dụ: + Bán kính hạt nhân + Bán kính hạt nhân 27 13 H R = 1, 10 − 15 A (m) H: R = 1,2.10-15m Al Al: R = 3,6.10-15m Z 2.Đồng vị nguyên tử có số prôtôn ( ), khác số nơtrôn (N) hay khác số nuclôn (A) 1 H ; H ( 12 D) ; H ( 31T ) Ví dụ: Hidrô có ba đồng vị: + Đồng vị bền : thiên nhiên có khoảng 300 đồng vị + Đồng vị phóng xạ ( không bền): có khoảng vài nghìn đồng vị phóng xạ tự nhiên nhân tạo 3.Đơn vị khối lượng nguyên tử - u : có giá trị 1/ 12 12 C khối lượng đồng vị cacbon 12 12 1u = g= g ≈ 1, 66055 10 −27 kg = 931,5 MeV / c 23 12 N A 12 6, 0221.10 1MeV = 1, 10 −13 ; J Khối lượng lượng: Hệ thức Anhxtanh lượng khối lượng: E = mc2 => m = E c2 => khối lượng đo đơn vị lượng chia cho c 2: eV/c2 hay MeV/c2 -Theo Anhxtanh, vật có khối lượng m0 trạng thái nghỉ chuyển động với tốc độ v, khối lượng tăng lên thành m với: m = m0 gọi m0 1− khối lượng nghỉ m gọi khối lượng động Tên gọi Kí hiệu Công thức Ghi prôtôn đơteri p D 1 H hay H hay 1 p D hiđrô nhẹ hiđrô nặng v2 c2 triti T anpha bêta trừ β+ nơtron n hiđrô siêu nặng Hạt Nhân Hêli T hay He −1 - bêta cộng nơtrinô α β H e electron Pôzitôn (phản e electron) không mang 0n điện không mang điện, m0 = 0, v ≈c +1 ν 5.Một số hạt thường gặp: II ĐỘ HỤT KHỐI – NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN Lực hạt nhân - Lực hạt nhân lực tương tác nuclôn, bán kính tương tác khoảng 10−15 m - Lực hạt nhân không chất với lực hấp dẫn hay lực tĩnh điện; lực tương tác mạnh Độ hụt khối ∆m hạt nhân Khối lượng hạt nhân ∆m mhn A Z X nhỏ tổng khối lượng nuclôn tạo thành hạt nhân lượng : Khối lượng hạt Khối lượng Z Khối lượng N Độ hụt khối ∆m nhân Prôtôn Nơtrôn mhn (mX) Zmp ∆m = Zmp + (A – Z)mn – mhn (A – Z)mn Wlk A Z X Năng lượng liên kết hạt nhân - 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 = Z m p + N mn − mhn c Wlk = ∆m.c Hay : 4.Năng lượng liên kết riêng hạt nhân - Năng lượng liên kết riêng lượng liên kết tính nuclôn ε = - Hạt nhân có lượng liên kết riêng lớn bền vững 56 28 Wlk A Wlk A Fe có lượng liên kết riêng lớn ε = =8,8 (MeV/nuclôn) § PHẢN ỨNG HẠT NHÂN I PHẢN ỨNG HẠT NHÂN - Phản ứng hạt nhân trình dẫn tới biến đổi biến đổi hạt nhân - Ví dụ: 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 tự phân rã hạt nhân không bền thành hạt nhân khác (phóng xạ) + Phản ứng tương tác hạt nhân với dẫn đến biến đổi thành hạt nhân khác Chú ý: Các hạt thường gặp phản ứng hạt nhân: − + 1 p = 11H ; n β = e β = e −1 II +1 ; He = α ; CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN TRONG PHẢN ỨNG HẠT NHÂN Định luật bảo toàn số nuclôn (số khối A) A1 + A2 = A3 + A4 Định luật bảo toàn điện tích (nguyên tử số Z) Định luật bảo toàn động lượng: Z1 + Z = Z + Z ∑P t = ∑Ps ; Wt = Ws Định luật bảo toàn lượng toàn phần Chú ý:-Năng lượng toàn phần hạt nhân: gồm lượng nghỉ lượng thông thường( động năng): W = mc + mv 2 - Định luật bảo toàn lượng toàn phần viết: Wđ + Wđ2 + m1.c2 + m2.c2 = Wđ3 + Wđ4 + m3.c2 + m4.c2 => (m + m2 - m3 - m4) c2 = Wđ3 + Wđ4 - Wđ1 - Wđ2 = Q tỏa /thu Wd = P = 2mWd P2 2m - Liên hệ động lượng động hay III.NĂNG LƯỢNG TRONG PHẢN ỨNG HẠT NHÂN: + Khối lượng trước sau phản ứng: m0 = m1+m2 m = m3 + m4 + Năng lượng W: -Trong trường hợp W = ( m − m )c = ( ∆ m − ∆ m )c m (kg ) ; W ( J ) : (J) -Trong trường hợp W = (m0 − m)931,5 = (∆m − ∆m0 )931,5 Nếu m0 > m: W >0 W