hạt nhân đó: ∆m = [Z.mp + (A – Z).mn] – mx gọi là độ hụt khối.
- Sự tạo thành hạt nhân toả năng l−ợng t−ơng ứng ELK = ∆mc2, gọi là năng l−ợng liên kết của hạt nhân (vì muốn tách hạt nhân thành các nuclơn thì cần tốn một năng l−ợng bằng ELK).
- Hạt nhân có năng l−ợng liên kết riêng ε= ELK/A càng lớn thì càng bền vững.
38 4 4 X JG 4 X
a. Phản ứng hạt nhân là quá trình biến đổi của các hạt nhân, Phản ứng hạt nhân đ−ợc chia làm hai
loại:
+ Phản ứng hạt nhân tự phát: là q trình tự phân rã của một hạt nhân khơng bền vững thành các hạt nhân khác. A → C + D Trong đó A: hạt nhân mẹ; C: hạt nhân con; D: tia phóng xạ (α, β, ...)
+ Phản ứng hạt nhân kích thích: là q trình các hạt nhân t−ơng tác với nhau thành các hạt nhân khác. A + B → C + D - Ph−ơng trình phản ứng: 1 2 3 4 1 1 2 2 3 3 4 A A A A Z X +Z X → Z X +Z
Trong số các hạt này có thể là hạt sơ cấp nh− nuclôn, electrôn, phôtôn ...
- Tr−ờng hợp đặc biệt là sự phóng xạ: X1 → X2 + X3; X1 là hạt nhân mẹ, X2 là hạt nhân con, X3 là hạt α hoặc β
b. Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân:
+ Bảo tồn số nuclơn (số khối): A1 + A2 = A3 + A4 + Bảo tồn điện tích (ngun tử số): Z1 + Z2 = Z3 + Z4
+ Bảo toàn động l−ợng: JJGp1+JJGp2=JJGp3+JJGp hay4 m1 1vJG+m2 2vJG=m4 3vJG+m4 4v
+ Bảo toàn năng l−ợng toàn phần:
1 2 3
X X X
K +K + ∆ =E K +K
Trong đó: ∆E là năng l−ợng phản ứng hạt nhân 1 2
2
X
K = mx xv
X
là động năng chuyển động của hạt X
Chú ý: - Khơng có định luật bảo tồn khối l−ợng.
- Mối quan hệ giữa động l−ợng pX và động năng KX của hạt X là: pX2 =2m KX
- Khi tính vận tốc v hay động năng K th−ờng áp dụng quy tắc hình bình hành Ví dụ: JGp=JJGp1+JJGp2 biết ϕ=JJG JJGnp p1, 2 p JG 1 p JJG 2 p JJG φ 2 2 2 1 2 2 1 2 p = p +p + p p cosϕ hay ( )2 2 2 1 1 2 2 1 2 1 2 ( ) ( ) 2 mv = m v + m v + m m v v cosϕ haymK=m K1 1+m K2 2+2 m m K K cosϕ1 2 1 2 T−ơng tự khi biết n hoặc
1 1
φ =JJG JGp p, φ2=JJG JGnp p2, Tr−ờng hợp đặc biệt:JJGp1⊥JJGp2 ⇒ 2 2 2
1 2
p = p +p
T−ơng tự khi JJGp1⊥JGp hoặc JJGp2 ⊥JGp v = 0 (p = 0) ⇒ p1 = p2 ⇒ 1 1 2 2 2 1 K v m A K =v = m ≈ A 2 1 X T−ơng tự v1 = 0 hoặc v2 = 0. - Năng l−ợng phản ứng hạt nhân: ∆E = (M0 - M)c2
Trong đó: là tổng khối l−ợng các hạt nhân tr−ớc phản ứng.
1 2
0 X
39
X
4
X
là tổng khối l−ợng các hạt nhân sau phản ứng.
3 4
XM=m +m M=m +m
Chú ý: + Nếu M0 > M thì phản ứng toả năng l−ợng ∆E d−ới dạng động năng của các hạt X3, X4 hoặc phôtôn γ. Các hạt sinh ra có độ hụt khối lớn hơn nên bền vững hơn.
+ Nếu M0 < M thì phản ứng thu năng l−ợng |∆E| d−ới dạng động năng của các hạt X1, X2 hoặc phôtôn γ. Các hạt sinh ra có độ hụt khối nhỏ hơn nên kém bền vững.
- Trong phản ứng hạt nhân 1 2 3 4 1 1 2 2 3 3 4
A
A A A
Z X +Z X → Z X +Z
Các hạt nhân X1, X2, X3, X4 có: Năng l−ợng liên kết riêng t−ơng ứng là ε1, ε2, ε3, ε4.
Năng l−ợng liên kết t−ơng ứng là ELK1, ELK2, ELK3, ELK4 ; Độ hụt khối t−ơng ứng là ∆m1, ∆m2, ∆m3,
∆m4
Năng l−ợng của phản ứng hạt nhân : ∆E = A3ε3 +A4ε4 - A1ε1 - A2ε2
∆E = ELK3 + ELK4 – ELK1 – ELK2 ∆E = (∆m3 + ∆m4 - ∆m1 - ∆m2)c2
4. Hiện t−ợng phóng xạ: