Презентация на тему Ядерные реакции. Энергия связи

2.Энергия связи атомного ядра.

1.Ядерные реакции.

1.Ядерные реакции – искусственные преобразования атомных ядер при взаимодействии их с элементарными частицами или друг с другом

Условия :

1) Частицы вплотную приближаются к ядру и попадают в сферу действия ядерных сил;

2) Частицы должны обладать большой

кинетической энергией (…с помощью ускорителей элементарных частиц и ионов)

Механизм деления ядра

Ядро имеет форму шара. Поглотив альфа-частицу , ядро возбуждается и начинает деформироваться, приобретая вытянутую форму.

Ядро растягивается до тех пор, пока силы отталкивания между половинками вытянутого ядра не начинают преобладать над силами притяжения, действующими в перешейке.

Ядро разрывается на 2 части.

Первые ядерные реакции (Э.Резерфорд, 19 1 9 г.)

14 7 N + 4 2 He → 17 8 O + 1 1 H

Э.Резерфорд

Первые ядерные реакции

Э.Резерфорд, 1932 г.

Ядерная реакция

на быстрых протонах

H e

H

H e+

L i +

1

4

4

7

→

3

1

2

2

Ядерные реакции на нейтронах

1934 г., Э.Ферми – облучали нейтронами

почти все элементы периодической системы. Нейтроны, не имея заряда,

беспрепятственно проникают в атомные ядра и вызывают их изменения.

1

24

Al + n → Na + He

27

4

0

2

11

13

Виды ядерных реакций

Реакции деления- реакции, в которых из «тяжелых» ядер с большим массовым числом образуются ядра, «средние» по массовому числу, лёгкие ядра (в основном, альфа-частицы),нейтрон гамма-кванты.

Реакции синтеза- реакции, в которых из менее массивных ядер образуются более массивные и образуются также различные элементарные частицы и (или) кванты электромагнитного излучения.

Деление тяжёлых ядер — экзоэнергетический процесс,

в результате которого высвобождается большое количество энергии в виде кинетической энергии продуктов реакции, а также излучения.

Деление ядер служит источником энергии в ядерных реакторах и ядерном оружии.

Деление ядер урана

Открытие в 1938 г. О.Ган, Ф.Штрассман

Объяснение в 1939 г. О.Фриш, Л.Мейтнер

235

При бомбардировке нейтронами U

образуется 80 различных ядер.

Наиболее вероятное деление на Kr и Ba в соотношении 2/3

91

Деление происходит

под действием кулоновских сил

142

94

Rb

α -излучение

γ -излучение

Термоядерная реакция –

реакция слияния легких ядер при очень высокой температуре, сопровождающаяся выделением энергии(реакции синтеза )

Энергетически очень выгодна!!!

• Самоподдерживающиеся –

в недрах Земли, Солнца и других звезд.

2. Неуправляемая – водородная бомба!!!

3. Ведутся работы по осуществлению

управляемой термоядерной реакции.

1, то реакция развивается лавинно (неуправляемая) и приводит к ядерному взрыву " width="640"

Цепная ядерная реакция

Для осуществления цепной реакции необходимо,

чтобы среднее количество освобожденных нейтронов

с течением времени не уменьшалось.

Отношение количества нейтронов

в каком-либо «поколении» к количеству нейтронов

в предыдущем «поколении» называют

коэффициентом размножения нейтронов k

Если k 1 , реакция быстро затухает,

Если k = 1 , то реакция протекает с постоянной интенсивностью (управляемая),

Если k 1, то реакция развивается лавинно

(неуправляемая) и приводит к ядерному взрыву

Главное отличие ядерных реакций от химических:

Энергия, выделяющаяся в ядерной реакции( для той же массы вещества),может в миллионы раз превосходить энергию, выделяющуюся в химических реакциях.

Сравнение ядерной энергии и тепловой

Деление 1кг урана

(3 спичечных коробка)

Сгорание каменного угля целого

железнодорожного состава

(50 вагонов)

=

2.Энергия связи атомного ядра

Вспомните, каков состав ядра атома

Энергия связи атомного ядра –

энергия, которая необходима для полного расщепления ядра на отдельные нуклоны

Есв = Δ M·c²

Δ M - дефект масс;

С-скорость света в вакууме

Δ M - дефект масс- разность масс покоя нуклонов, составляющих ядро атома, и массы целого ядра M я Z· m p + N· m n Δ M = Z· m p + N· m n - M я На 1 а.е.м. приходится энергия связи = 931 МэВ

100 Е уд плавно убывает 3. У ядер с А 40 Е уд скачкообразно убывает 4. Максимальной Еуд обладают ядра, у которых число протонов и нейтронов четное, минимальной – ядра, у которых число протонов и нейтронов нечетное " width="640"

Удельная энергия связи- энергия связи, приходящаяся на один нуклон ядра

Е св

Е уд =

А

Наиболее оптимальные способы

высвобождения внутренней энергии

ядер:

- деление тяжелых ядер;

- синтез легких ядер.

• У ядер средней части периодической системы Менделеева с массовым числом 40 ≤ А ≤ 100 Е уд максимальна

2. У ядер с А 100 Е уд плавно убывает

3. У ядер с А 40 Е уд скачкообразно убывает

4. Максимальной Еуд обладают ядра, у которых

число протонов и нейтронов четное, минимальной – ядра,

у которых число протонов и нейтронов нечетное

Закрепление:

Правила написания ядерных реакций:

В ядерных реакциях сохраняются общее число нуклонов(массовое число) и электрический заряд(зарядовое число),

т.е.

сумма верхних индексов в левой и правой частях уравнения ядерной реакции одинакова(следствие сохранения массового числа);

сумма нижних индексов в левой и правой частях уравнения ядерной реакции одинакова(следствие закона сохранения зарядового числа)

В записи ядерных реакций будем использовать следующие обозначения:

Электрон

Протон

Нейтрон

Самостоятельная работа

Вариант 1

I . Напишите уравнения следующих ядерных реакций:

Самостоятельная работа

• алюминий ( 27 13 Al) захватывает нейтрон и испускает α-частицу;
• азот ( 14 7 N) бомбардируется

Вариант 2

I . Напишите уравнения следующих ядерных реакций:

α-частицами и испускает протон.

• фосфор( 31 15 Р) захватывает нейтрон и испускает протон;
• алюминий ( 27 13 Al) бомбардируется протонами и испускает α-частицу.

II . Закончите уравнение ядерных реакций:

II . Закончите уравнение ядерных реакций:

• 35 17 Cl + 1 0 n → 1 1 p +
• 13 6 C + 1 1 p →
• 7 3 Li + 1 1 p → 2
• 10 5 B + 4 2 He → 1 0 n +
• 24 12 Mg + 4 2 He → 27 14 Si +
• 56 26 Fe + 1 0 n → 56 25 Mn +

• 18 8 О + 1 1 p → 1 0 n +
• 11 5 B + 4 2 He → 1 0 n +
• 14 7 N + 4 2 He → 17 8 О +
• 12 6 C + 1 0 n → 9 4 Be +
• 27 13 Al + 4 2 He → 30 15 Р +
• 24 11 Na → 24 12 Mg + 0 -1 е

Домашнее задание: