Bài giảng bài năng lượng liên kết của hạt nhân và phản ứng hạt nhân vật lý 12 (2)

BÀI 36 NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT HẠT NHÂN.. NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN... BÀI 36 NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT HẠT NHÂN.. LỰC HẠT NHÂN: Các prôton trong hạt nhân tương tác điện với nhau như thế

BÀI 36

NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT HẠT NHÂN

PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

Tiết 1

II NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN

Tiết 2

BÀI 36

NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT HẠT NHÂN

PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

I LỰC HẠT NHÂN:

Các prôton trong hạt nhân tương tác điện với nhau như thế nào? Vì sao hạt nhân nguyên tử bền vững ?

- Các prôton trong hạt nhân mang điện tích dương nên đẩy nhau Thực tế, hạt nhân nguyên tử bền vững

là vì: các nuclon(gồm prôton và nơtron) hút nhau bởi lực hút rất mạnh, gọi là lực hạt nhân

- Lực hạt nhân không có cùng bản chất với lực tĩnh điện hay lực hấp dẫn Nó còn gọi là lực tương tác

mạnh

Vì sao ?

Vì lực tĩnh điện thì các prôton đẩy nhau, còn lực hấp dẫn giữa các

nuclon thì quá nhỏ

- Lực hạt nhân chỉ phát huy tác dụng trong phạm vi nhỏ hơn hoặc bằng bán kính hạt nhân Nghĩa là lực

II NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN

* Xét hạt nhân: 2 4 He

- Khối lượng các nuclon ban đầu chưa liên kết:

m 0 = Z.m p +N.m n =2.1,00728u + 2.1,00866 u = 4,03188 u

- Khối lượng hạt nhân:

→ Khối lượng của một hạt nhân luôn

nhỏ hơn tổng khối lượng của các nuclon

tạo thành hạt nhân đó

m X = 4,00150 u

Độ chênh lệch giữa hai khối lượng đĩ gọi là độ hụt

khối của hạt nhân, kí hiệu Δm

So sánh hai khối lượng trên Ta rút

ra kết luận gì ?

Δm = m o - m X = Z.m p + (A - Z).m n - m X

* Tính chất này tổng quát cho mọi hạt nhân

1 Độ hụt khối:

(Trong đĩ N = A – Z)

Ví dụ 1: (Hoạt động nhóm)

Tính độ hụt khối của hai hạt nhân sau:

Chú ý: mX= m(nguyên tử) – Z me

O

12

6 ,

Độ hụt khối của hạt nhân: 6 C

→ Δm = Z.m p + (A - Z).m n - m X

= 6 1,00728 u+ 6 1,00866 u- 11,99671 u

= 0,09893 u

= 12,00000 u - 6.0,0005486 u

 11,99671 u

m X = m(nguyên tử) – Z m e

Độ hụt khối của hạt nhân: 16 8 O

m / X , = m / (nguyên tử) – Z / m e

= 15,99491 u - 8.0,0005486 u

 15,99052 u

→ Δm / = Z / m p + (A / - Z / ).m n - m / X ,

= 8 1,00728 u+ 8 1,00866 u- 15,99052 u

= 0,13700 u

II NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN

* Xét hạt nhân: 24He

2 Năng lượng liên kết:

n

n

n

p

p

Trạng thái 2 Trạng thái 1

Theo hệ thức Anhxtanh: hệ các nuclon ban đầu có

có năng lượng E = m.c 2 < E o Vì năng lượng được

bảo toàn, nên đã có một lượng năng lượng

W lk = E o - E = Δm.c 2 tỏa ra để các nuclon kết hợp

thành hạt nhân

II NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN

* Xét hạt nhân: 24He

2 Năng lượng liên kết:

n

n

n

p

p

Trạng thái 2

Trạng thái 1 Ngược lại, nếu muốn tách hạt nhân đó thành các

nuclon riêng rẽ (chuyển từ trạng thái 1 sang trạng

Vì vậy đại lượng W lk = Δm.c 2 gọi là năng lượng

liên kết của hạt nhân

Hãy định nghĩa năng lượng liên kết của hạt nhân ?

→ Năng lượng liên kết của một hạt nhân được tính

W lk = Δm.c 2

Ví dụ 2: (Hoạt động nhóm)

Tính năng lượng liên kết của hai

Độ hụt khối của hạt nhân: 126 C

Δm = 0,09893 u

Độ hụt khối của hạt nhân: 16 8 O

Δm / = 0,13700 u

→ Năng lượng liên kết:

W lk = Δm.c 2

= 0,09893 u.c 2

= 0,09893 931,5 (MeV/c 2 ).c 2

 92,15 MeV

→ Năng lượng liên kết:

W / lk = Δm / c 2

= 0,13700 u.c 2

= 0,13700 931,5 (MeV/c 2 ).c 2

 127,62 MeV

II NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN

3 Năng lượng liên kết riêng:

Năng lượng tính cho một nuclon, gọi là năng lượng liên kết riêng:

→ Nĩ đặc trưng cho độ bền vững của hạt nhân

A

W

- Hạt nhân cĩ năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững

- Các hạt nhân bền vững cĩ năng lượng liên kết

riêng vào cỡ 8,8 MeV/nuclon Đĩ là những hạt nhân

trung bình, cĩ số khối A trong khoảng: 50 < A < 80

ạt nhân

Ví dụ:

U

235

92 2856Fe 14255Cs 4090Zr

7,6 8,8 8,3 8,7

Ví dụ 3: (Hoạt động nhóm)

Tính năng lượng liên kết riêng của

Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân: 126 C

Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân: 16 8 O

Ta có: W lk  92,15 MeV

Ta có: W / lk  127,62 MeV

) (

98 ,

7 16

62 ,

127

/

/ /

MeV A

W

W lkR  lk  

) (

68 ,

7 12

15 ,

92

MeV A

W

BÀI TẬP CỦNG CỐ

CÂU1

Năng lượng liên kết riêng

A Giống nhau với mọi hạt nhân

B Lớn nhất với các hạt nhân nhẹ

C Lớn nhất với các hạt nhân trung bình

D Lớn nhất với các hạt nhân nặng

Đáp án: C

CÂU2

Bản chất lực tương tác giữa các nuclon là:

A Lực tĩnh điện

B Lực hấp dẫn

C Lực điện từ

D Lực tượng tác mạnh

CÂU 3

Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân

A Có thể âm hoặc dương

B Càng lớn thì hạt nhân càng bền

C Càng nhỏ thì hạt nhân càng bền

D Có thể triệt tiêu đối với một số hạt nhân đặc biệt

CÂU 4

Hạt nhân nào có năng lượng liên kết riêng lớn nhất ?

A Heli

B Cacbon

C Sắt

D Urani

BÀI TẬP VỀ NHÀ

Bài 1 → 6 SGK trang 186, 187

Các bài tập trong sách BÀI TẬP VẬT LÍ