Năng lượng liên kết của hạt nhân, phản ứng hạt nhân

Vật lý 12.VII Vật lý hạt nhân vatlypt.com 28/10/16 29,186 0
  1. Năng lượng liên kết hạt nhân đúng bằng năng lượng giải phóng ra của các nuclon liên kết với nhau để tạo ra một hạt nhân. Nói cách khác năng lượng liên kết hạt nhân là năng lượng cần thiết để phá vỡ hạt nhân thành các nuclon.
    [​IMG]
    1/ Lực hạt nhân:
    Hạt nhân được cấu tạo bởi các hạt proton mang điện dương và các hạt nơtron không mang điện. Các hạt nuclon liên kết với nhau bằng một lực rất mạnh gọi là lực hạt nhân
    Đặc điểm của lực hạt nhân:
    • Lực hạt nhân tạo nên sự bền vững cho hạt nhân.
    • Lực hạt nhân không phải là lực tĩnh điện không phụ thuộc vào điện tích vì các hạt proton mang điện dương còn các hạt nơtron không mang điện.
    • Lực hạt nhân cũng không phải lực hấp dẫn vì khối lượng của hạt nhân rất nhỏ, lực hấp dẫn giữa các nuclon vào khoảng 12,936.10$^{-35}$N.
    • Lực hạt nhân được gọi là lực tương tác mạnh, chỉ phát huy tác dụng trong phạm vi kích thước hạt nhân. Ngoài phạm vi (10-15m) lực hạt nhân nhanh chóng giảm về 0.
    2/ Năng lượng liên kết hạt nhân:
    a/ Độ hụt khối Δm:

    Xét hạt nhân \[_{2}^{4}\textrm{He}\] có khối lượng
    m = 2m$_{p}$ + 2m$_{n}$ = 4,03188u​
    Trong thực tế cho thấy m$_{He}$ = 4,0015u => 2m$_{p}$ + 2m$_{n}$ > m$_{He }$=> Khối lượng của m$_{He }$trong thực tế bị hụt đi so với khối lượng của m$_{He }$tính toán được trong lý thuyết. Phần khối lượng bị hụt đi trong hạt nhân có tính chất tổng quát với mọi hạt nhân => khái niệm độ hụt khối.
    Độ hụt khối của một hạt nhân \[_{Z}^{A}\textrm{X}\] là sự chênh lệch giữa khối lượng của hạt nhân và tổng khối lượng của các hạt nuclon cấu tạo nên hạt nhân
    Công thức xác định độ hụt khối Δm của hạt nhân \[_{Z}^{A}\textrm{X}\]
    \[\Delta m=Zm_{p}+(A-Z)m_{n}-m_{X}\]​
    Trong đó:​
    • A - Z: là số nơtron
    • Z: số proton
    • Δm: độ hụt khối
    • m$_{X}$: khối lượng thực của hạt nhân X
    • Các hạt prôtôn, nơtrôn, electrôn có độ hụt khối bằng 0.
    b/ Năng lượng liên kết hạt nhân:
    Năng lượng liên kết hạt nhân là năng lượng cần thiết để phá vỡ liên kết của các nuclon trong hạt nhân được xác định bằng biểu thức
    biếu thức năng lượng liên kết hạt nhân
    \[E_{lk}=\Delta m.c^{2}\] = \[(\Delta m=Zm_{p}+(A-Z)m_{n}-m_{X})c^{2}\]​
    c/ Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân
    Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân đại lượng đặc trưng cho tính bền vững của hạt nhân được xác định bằng biểu thức
    Biểu thức năng lượng liên kết riêng của hạt nhân
    \[\varepsilon =\dfrac{E_{lk}}{A}\]​
    Lưu ý: các hạt nhân nằm ở khoảng giữa bảng tuần hoàn 50 < A < 95 thì bền vững hơn các hạt nhân ở vùng đầu và vùng cuối bảng tuần hoàn.​
    3/ Phản ứng hạt nhân:
    • Phản ứng hạt nhân tự phát: là quá trình phân rã của một hạt nhân không bền thành các hạt nhân khác
    • Phản ứng hạt nhân kích thích: là quá trình các hạt nhân tương tác với nhau tạo ra các hạt nhân khác.
    a/ Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân
    • Định luật bảo toàn điện tích (bảo toàn số Z)
    • Định luật bảo toàn số nuclon (bảo toàn số A)
    • Định luật bảo toàn động lượng
    • Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần
    Xét phản ứng hạt nhân
    \[_{Z_{1}}^{A_{1}}\textrm{C}+_{Z_{2}}^{A_{2}}\textrm{D}\rightarrow _{Z_{3}}^{A_{3}}\textrm{X}+_{Z_{4}}^{A_{4}}\textrm{Y}\]​
    Định luật bảo toàn số khối: A1 + A2 = A3 + A4
    Định luật bảo toàn điện tích: Z1 + Z2 = Z3 + Z4
    5/ Năng lượng của phản ứng hạt nhân:
    Năng lượng của phản ứng hạt nhân là năng lượng tỏa ra sau khi phản ứng hạt nhân xảy ra hoặc năng lượng cần thiết để cung cấp cho phản ứng hạt nhân xảy ra.
    Biểu thức tính năng lượng của phản ứng hạt nhân:
    \[_{Z_{1}}^{A_{1}}\textrm{C}+_{Z_{2}}^{A_{2}}\textrm{D}\rightarrow _{Z_{3}}^{A_{3}}\textrm{X}+_{Z_{4}}^{A_{4}}\textrm{Y}\]
    W = (m$_{C}$ + m$_{D}$ - m$_{X}$ - m$_{Y}$)c2
    W = (m$_{trước}$ – m$_{sau}$).c2
    • W > 0 => phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng
    • W < 0 => phản ứng hạt nhân thu năng lượng
    Các công thức tính khác dùng để tính năng lượng của phản ứng hạt nhân:
    W = (Δm$_{sau}$ – Δm$_{trước}$).c2
    W = (E$_{sau}$ – E$_{trước}$).c2
    W = (Aε$_{sau}$ – Aε$_{trước}$).c2

    nguồn: vật lý phổ thông ôn thi quốc gia
    2
Share Share

BÌNH LUẬN BẰNG FACEBOOK