PHẢN ỨNG HẠT NHÂN: 1 Phương trình phản ứng:12 3

1 2 3 4 A A A A Z

A

B

C

D

Z

A

C

D

+ Các định luật bảo tồn

- Bảo tồn số nuclơn (số khối): A1 + A2 = A3 + A4 - Bảo tồn điện tích (nguyên tử số): Z1 + Z2 = Z3 + Z4

- Bảo tồn động lượng:

p

p

p

p hay

m

v m

v

m

v m

v

- Bảo tồn năng lượng:

1 2 3 4

X X X X

K K E K K ;

Trong đĩ: E là năng lượng phản ứng hạt nhân; 1 2

2

X x x

K m v là động năng chuyển động của hạt X

Lưu ý:- Khơng cĩ định luật bảo tồn khối lượng.

- Mối quan hệ giữa động lượng pX và động năng KX của hạt X là: p²_X 2m K_{X X}

- Khi tính vận tốc v hay động năng K thường áp dụng quy tắc hình bình hành Ví dụ:

p p

p

p p

,

hay (mv)² (m v_{1 1})² (m v_{2 2})² 2m m v v cos_{1 2 1 2}

hay

mK m K

m K

2 m m K K cos

Tương tự khi biết

φ

p p

,

φ

p p

,

p

p

1 2

p p p

Tương tự khi

p

p

p

p

v = 0 (p = 0)  p1 = p2 1 1 2 2

2 2 1 1

K v m A

K v m A

Tương tự v1 = 0 hoặc v2 = 0.

2. Năng lượng phản ứng hạt nhân: E = (M0 - M)c

Trong đĩ:

M

m

m

X X

M m m là tổng khối lượng các hạt nhân sau phản ứng. E = mc²

Lưu ý: - Nếu M0> M thì phản ứng toả năng lượng |E| =|E0-E|dưới dạng động năng của các hạt C, D hoặc phơtơn . Các hạt sinh ra cĩ độ hụt khối lớn hơn nên bền vững hơn.

- Nếu M0< M thì phản ứng thu năng lượng E =|E0-E|dưới dạng động năng của các hạt A, B hoặc phơtơn . Các hạt sinh ra cĩ độ hụt khối nhỏ hơn nên kém bền vững.

+ Trong phản ứng hạt nhân 1 2 3 4

1 2 3 4

A

A A A

Z

A

B

C

D

-Năng lượng liên kết tương ứng là E1, E2, E3, E4 -Độ hụt khối tương ứng là m1, m2, m3, m4

-Năng lượng của phản ứng hạt nhân: E = A33 +A44 - A11 - A22 E = E3 + E4 – E1 – E2

E = (m3 + m4 - m1 - m2)c²

3. Quy tắc dịch chuyển của sự phĩng xạ

+Phĩng xạ  (₂⁴He): _Z^AX ₂⁴He _Z^{A 4}₂Y: So với A

ZX , hạt nhân con 4 2

A

Z^_Y lùi 2 ơ (BảngTH) và số khối giảm 4

+Phĩng xạ -

( ₀¹e): _Z^AX ₁⁰e _Z ^A₁Y: So với A

ZX , hạt nhân con A₁

Z_Y tiến 1 ơ (BảngTH) và cĩ cùng số khối. Thực chất của phĩng xạ -

là một hạt nơtrơn biến thành một hạt prơtơn, một hạt electrơn và một hạt nơtrinơ:

n p e v

Lưu ý: - Bản chất (thực chất) của tia phĩng xạ -

là hạt electrơn (e^-)

p

p

p

φ

- Hạt nơtrinơ (v) khơng mang điện, khơng khối lượng (hoặc rất nhỏ) chuyển động với vận tốc của ánh sáng và hầu như khơng tương tác với vật chất.

+Phĩng xạ +

( ₀¹e): _Z^AX ₁⁰e _Z^A₁Y:So với A

ZX , hạt nhân con A₁

Z_Y lùi 1 ơ (BảngTH) và cĩ cùng số khối. Thực chất của phĩng xạ +

là một hạt prơtơn biến thành một hạt nơtrơn, một hạt pơzitrơn và một hạt nơtrinơ:

p n e v

Lưu ý: Bản chất (thực chất) của tia phĩng xạ +

là hạt pơzitrơn (e⁺)

+ Phĩng xạ  (hạt phơtơn): Hạt nhân con sinh ra ở trạng thái kích thích cĩ mức năng lượng E1 chuyển xuống mức năng lượng E2 đồng thời phĩng ra một phơtơn cĩ năng lượng: hc _{1 2}

hf E E

Lưu ý: Trong phĩng xạ  khơng cĩ sự biến đổi hạt nhân  phĩng xạ  thường đi kèm theo phĩng xạ  và .

4. Ứng dụng các định luật bảo tồn để giải một bài tốn vật lý hạt nhân.

Xét phản ứng: 1 2 3 4 1 1 2 2 3 3 4 4 A A A A Z

X

X

X

X E

K K K K : Là động năng của các hạt nhân X1 ; X2 ; X3 ;X4

Với 1 ²

; : ( )

2

X x x

K m v don vi J Nếu hạt nhân đứng yên thì K = 0

Trong đĩ: m: là khối lượng từng hạt nhân. Đơn vị kg , u v: là vận tốc từng hạt nhân. Đơn vị: m/s

*

p

; p

; p

; p

- Mối quan hệ giữa động lượng pX và động năng KX của hạt X là:

2 2

2 ( . ) 2 . 2

X X X X X X X X X X X

p m K m v m K m v m K

a.Các định luật bảo tồn:

+ Bảo tồn động lượng:

p

p

p

p hay

m

v m

v

m

v m

v

+ Bảo tồn năng lượng:

1 2 3 4

X X X X

K K E K K (1)

Trong đĩ: E là năng lượng phản ứng hạt nhân .

- Nếu phản ứng tỏa năng lượng thì ở phương trình (1) lấy +ΔE - Nếu phản ứng thu năng lượng thì ở phương trình (1)lấy –ΔE

Lưu ý: - Khơng cĩ định luật bảo tồn khối lượng.

b. Dạng bài tập tính gĩc giữa các hạt tạo thành.

Cho hạt X1 bắn phá hạt X2(đứng yên p2 = 0) sinh ra hạt X3 và X4 theo phương trình:X1 + X2 = X3 + X4

Theo định luật bảo tồn động lượng ta cĩ: p₁ p₃ p₄ (1)

  

 

Muốn tính gĩc giữa hai hạt nào thì ta quy về vectơ động lượng của hạt đĩ rồi áp dụng cơng thức:

2 2 2

(a b) a 2abcos( ; )a b b

   

   

1.Muốn tính gĩc giữa hạt X3 và X4 ta bình phương hai vế (1)

=>(p₁)² (p₃ p₄ )²      =>p₁²  2 2 3 2 3 4cos( 3; 4 ) 4 p p p p p p      2.Muốn tính gĩc giữa hạt X1 và X3 : Từ ( 1 ) =>p₁ p₃ p₄ (p₁ p₃)² (p₄)²             2 2 1 2 1 3cos( 1; 3 ) 3 p p p p p p     2 4 p 

5. Các hằng số và đơn vị thường sử dụng

+ Số Avơgađrơ: NA = 6,022.10²³ mol^-1. + Đơn vị năng lượng: 1eV = 1,6.10-19

J; 1MeV = 1,6.10^-13 J + Đơn vị khối lượng nguyên tử (đơn vị Cacbon): 1u = 1,66055.10^-27kg = 931,5 MeV/c²

+ Điện tích nguyên tố: e = 1,6.10^-19 C; + Khối lượng prơtơn: mp = 1,0073u

Dạng 1: Xác định hạt nhân X chưa biết và số hạt (tia phĩng xạ) trong phản ứng hạt nhân. a.Phương pháp:

a.Phương pháp:

i) Xác định tên hạt nhân chưa biết ( A

ZX cịn thiếu) : - Áp dụng định luật bảo tồn số khối và điện tích .

Chú ý : nên học thuộc một vài chất cĩ số điện tích Z thường gặp trong phản ứng hạt nhân (khơng cần quan tâm đến số

khối vì nguyên tố loại nào chỉ phụ thuộc vào Z : số thứ tự trong bảng HTTH