-Hạt nhân con sinh ra trong PƯ hạt nhân ở trạng thái kích thích, chuyển từ mức năng lượng cao xuống mức năng lượng thấp, phát ra tia.. Khi các nuclon liên kết với nhau thành 1 hạt nhân c
Trang 1Tổng kết chương Vật Lý 12 (version 2008) Thực hiện: Trương Thành Lâm
CHƯƠNG IX: HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ
……o0o……
Cấu tạo hạt nhân:
- Được cấu tạo từ các nuclon: Số notron = A – Z
- Lực hạt nhân: + là loại lực mạnh nhất có bán kính tác dụng khoảng m, đó là lực hút
+ không phải là lực hấp dẫn, lực hút tĩnh điện
- Đồng vị: v à là những đồng vị có cùng số proton nhưng khác nhau về A
Tia phóng xạ:
-M ang điện tích dương +2e
-Vận tốc khoảng m/s
-Ion hóa môi trường mạnh nên mất dần năng lượng
chỉ có thể đi tối đa 8m trong không khí
-Hạt nhân con lùi 2 ô so với hạt nhân mẹ
-Là dòng e -Vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng
-Ion hoá môi trường yếu hơn tia nên có thể đi hàng trăm m trong không khí
-Hạt nhân con tiến 1 ô so với hạt nhân mẹ
-Là dòng e dương (pozitron) -Vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng
-Ion hoá môi trường yếu hơn tia nên có thể đi hàng trăm m trong không khí
-Hạt nhân con lùi 1 ô so với hạt nhân mẹ
-Là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn ( < 0,01nm) -Là hạt photon mang năng lượng cao, có khả năng đâm xuyên rất lớn
-Hạt nhân con sinh ra trong PƯ hạt nhân ở trạng thái kích thích, chuyển từ mức năng lượng cao xuống mức năng lượng thấp, phát ra tia
-Tia thường đi kèm tia α hoặc tia
Chú ý: khi 1 nguyên tử có đồng vị phóng xạ, thì đồng vị phóng xạ đó sẽ phóng ra tia phóng xạ thích hợp để trở thành nguyên tử gần nó nhất
Ví dụ: + : đồng vị phóng xạ phóng ra tia để tạo thành
+ với thì ngược lại
Các công thức về phóng xạ:
1/ N: số nguyên tử còn lại tại thời điểm t ; : số nguyên tử ban đầu ; (hằng số phóng xạ)
2/ số nguyên tử đã phóng xạ sau t giây
3/ H: độ phóng xạ tại t (Bq) ; :độ phóng xạ tại t = 0 t, T (s) ;
4/ khối lượng chất phóng xạ còn lại tại thời điểm t
5/ năng lượng tỏa
Các tiên đề của Einstein:
+ Tiên đề 1: các hiện tượng vật lý xảy ra như nhau đối với mọi hệ quy chiếu quán tính mở rộng nguyên lí của Galile đối với các hiện tượng cơ học
+ Tiên đề 2: vận tốc ánh sáng trong chân không đối với mọi hệ quy chiếu quán tính có cùng 1 giá trị là c, không phụ thuộc vào vận tốc nguồn sáng hay máy thu 3 m/s)
Hệ thức: gọi là năng lượng nghỉ (1) Năng lượng nghỉ có thể biến thành năng lượng thông thường và ngược lại.
Độ hụt khối:
Giả sử có Zp và (A – Z)n riêng lẻ có = Z + (A – Z) Khi các nuclon liên kết với nhau thành 1 hạt nhân có khối lượng thì lúc nào
độ hụt khối: (2)
(1)và (2) khối lượng và năng lượng nghỉ không được bảo toàn
Các công thức về năng lượng nghỉ và độ hụt khối:
1/ Năng lượng liên kết hạt nhân (phá vỡ hạt nhân) ( sự chênh lệch về năng lượng ): (MeV)
tỏa ra dưới dạng động năng của hạt nhân và năng lượng tia phóng xạ
2/ : năng lượng liên kết riêng (MeV)
càng lớn thì hạt nhân liên kết càng bền. (1MeV = 1,6. )
Phản ứng hạt nhân: A + B = C + D
+ Phản ứng thu năng lượng: nếu các hạt nhân sinh ra có tổng khối lượng > tổng khối lượng các hạt nhân ban đầu
+ Phản ứng tỏa năng lượng: nếu các hạt nhân sinh ra có tổng khối lượng < tổng khối lượng các hạt nhân ban đầu.
Gồm có 2 loại phản ứng:
Phản ứng tỏa nhiệt
-Sự phân hạch là hiện tượng 1 hạt nhân nặng hấp thụ 1 notron chậm (còn gọi là notron nhiệt do có động năng
gần bằng động năng của chuyển động nhiệt, < 0,1eV) rồi vỡ thành 2 hạt nhân trung bình
-Đk để có phản ứng phân hạch: có notron chậm
-Sau phản ứng tạo ra 2 – 3 notron
-Sự kết hợp 2 hạt nhân nhẹ thành 1 hạt nhân nặng hơn đồng thời tỏa năng lượng
-Đk để có phản ứng nhiệt hạch: nhiệt độ rất cao ( 50 – 100 triệu độ)
Trang 2Tổng kết chương Vật Lý 12 (version 2008) Thực hiện: Trương Thành Lâm
-1 phần notron sinh ra bị mất đi, nếu còn lại ( ) sẽ gây ra các phân hạch mới
Phản ứng dây chuyền:
+ s = 1: hệ thống tới hạn, có thể kiểm soát được
+ s > 1: hệ thống vượt hạn, không thể kiểm soát được, có sức công phá dữ dội, để chế tạo bom nguyên tử
+ s < 1: hệ thống dưới hạn, phản ứng dây chuyền không xảy ra
+ Điều kiện để có phản ứng dây chuyền:
1/
2/
Khối lượng U phải đạt giá trị tối thiểu của khối lượng tới hạn
Các vấn đề có liên quan
Nhà máy điện nguyên tử:
+ Cấu tạo:
Là phản ứng hạt nhân trong đó có các thanh U được đặt trong các chất làm chậm notron đồng thời có các thanh điều chỉnh hấp thụ các notron chậm, đảm bảo s = 1
Chất tải nhiệt: tải năng lượng từ lò phản ứng đến lò sinh hơi
Lò sinh hơi: tạo hơi nóng làm quay tuabin
+Ưu điểm: (nếu an toàn)
Tạo nguồn năng lượng lớn
Tốn ít nhiên liệu
Kích thước nhà máy nhỏ
+ Hạn chế:
Chất thải phóng xạ gây nguy hiểm cho con người, môi trường
U không có nhiều trong tự nhiên
Lý do con người quan tâm năng lượng nhiệt hạch:
+ Năng lượng mặt trời và các ngôi sao là từ phản ứng nhiệt hạch trong đó gồm 6 phản ứng tiếp nhau gọi là chu trình cacbon – nito kéo dài hàng chục triệu năm, do đó có thể thấy rằng mặt trời mất năng lượng do bức xạ nên nó cũng giảm dần khối lượng
+ Con người đã thực hiện được phản ứng nhiệt hạch dưới dạng không kiểm soát được, đó là bom khinh khí (với kíp nổ là bom nguyên tử để tạo một nguồn nhiệt lớn làm xảy ra phản ứng nhiệt hạch)
+ Mục tiêu quan trọng nhất của vật lý học là làm thí nghiệm thực hiện được phản ứng nhiệt hạch dưới dạng kiểm soát được vì nếu thực hiện được thì nguồn nhiên liệu gần như là vô tận ( cả Dơteri và Triteri đều có trong nước, chất thải
là He không gây ô nhiễm môi trường)
Ghi chú: