Bài giảng bài năng lượng liên kết của hạt nhân và phản ứng hạt nhân vật lý 12 (5)

I . Lực hạt nhân
II . Năng lượng liên kết của hạt nhân
1. Độ hụt khối
2. Năng lượng liên kết
3. Năng lượng liên kết riêng

III . Phản ứng hạt nhân
1. Định nghĩa và đặc tính
2. Các định luật bảo toàn
3. Năng lượng phản ứng hạt nhân


NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN
PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
Bài 36

I . Lực hạt nhân
Lực
hạt
nhân
không
Lực
nhân trong
chỉ phát
Các hạt
nuclon
phải
là
lực
hấp

dẫn,
huy
tác
dụng
trong
hạt nhân hút nhau
không
phải
là
lực
phạm
vi
kích
thước
bằng một lực rất
hạt
tĩnhnhân,
điện;nếu
nókhoảng
là loại
mạnh tạo nên hạt
cách
giữatruyền
các nuclon
lực mới
nhân
bền
vững.
lớn
hơntác

kíchgiữa
thước
tương
các
Đó
là lực(10
hạt
nhân
-15m)
hạt
nhân
thì
nuclon gọi là lực
lực hạt nhân giảm
tương tác mạnh.
nhanh xuống bằng 0

Lực
Lực
nào
nhân
ràng
Bảnhạt
chất
lực gây
hạt
tác
buộc
dụng
các

trong
nuclon
nhân
là
gì?
phạm
lại vớivinhau?
nào?


II. Năng lượng liên kết của hạt nhân
1. Độ hụt khối:
Hạt nhân Hêli
Tổng quát:
có 2 proton và
2 nơtron

4
22mpe+2mn>mHe

H

Khối
lượng
của
một
hạt
nhân
nhỏ
- Khối

lượng
của
hạt
nhân
Hêli
là:luôn
So
sánh
m
và
He
m
=
Zm
+
(A-Z)m
m
hơn
tổng
khối
lượng
của
các
nuclon
p
n
X tạo
mHe= 4,00150u
2mp+2mn?
thành

hạtlượng
nhâncủa
đó các nuclon (2proton+2
- Tổng
khối
Độ chênh
nơtron)
là: lệch giữa hai khối lượng đó
được gọi là độ hụt khối của hạt nhân, kí
2mp+2mn = 2.1,00728+2.1,00866 = 4,03188u
hiệu m.


II. Năng lượng liên kết của hạt nhân
1. Độ hụt khối:

Độ hụt khối của hạt nhân
m = Zmp+ (A-Z)mn- mX
Khối lượng hao hụt đi
đâu??????????????


II. Năng lượng liên kết của hạt nhân
2. Năng lượng liên kết
4A
2Z

HXe

WLK

Tổng quát,

Trạng thái 2
Trạng thái 1
năng lượng liên kết của hạt nhân X là:
2- m c22
2
WLK
=
{Zm
+
(A-Z)m
}c
WLK = (2m
p p+ 2mn)c
n - mHe.
X.
2
W
gọi
là
năng
lượng
liên kết
Hay: W
LK LK= m.c
của hạt(A-Z)
nhân Hêli
Z là số proton,

là số nơtron


II. Năng lượng liên kết của hạt nhân
2. Năng lượng liên kết
Ví dụ, năng lượng liên kết của
hạt nhân Hêli:
2
WLK = m.c

WLK = (2mp+

4
2

He

2
2mn- mHe).c

WLK = (4,03188 – 4,00150)uc2
WLK = 0,03038.931,5MeV
WLK = 28,30MeV


II. Năng lượng liên kết của hạt nhân
3. Năng lượng liên kết riêng
Năng lượng liên kết riêng là
thương số giữa năng lượng
liên kết và số nuclon A

WLK
A

Năng lượng liên kết đặc trưng cho mức
độ bền vững của hạt nhân

Các hạt nhân bền vững có

WLK
 8,8MeV/nuclon
A

Đó là các hạt nhân có: 50 < A < 95


III. Phản ứng hạt nhân
1. Định nghĩa và đặc tính
Phản ứng hạt nhân là quá trình tương tác
giữa các hạt nhân và biến đổi thành các
hạt nhân khác. Có hai loại:

a) Phản ứng hạt
nhân tự phát

b) Phản ứng hạt
nhân kích thích


III. Phản ứng hạt nhân

1. Định nghĩa và đặc tính
Phản ứng hóa học

Phản ứng hạt nhân

Biến đổi các phân tử

Biến đổi các hạt nhân

Bảo toàn các nguyên tử

Biến đổi các nguyên tố

Bảo toàn
khối lượng nghỉ

Không bảo toàn
khối lượng nghỉ


III. Phản ứng hạt nhân
2. Các định luật bảo toàn trong PƯHN
1. Bảo toàn điện tích.

A1
Z1

A  B C D
A2
Z2

A3
Z3

A4
Z4

2. Bảo toàn số nuclon
(bảo toàn số A)

Z1+Z2=Z3+Z4

3. Bảo toàn
năng lượng toàn phần

A1 + A2 = A3 + A4

4. Bảo toàn động lượng
Chú ý: Trong phản ứng hạt nhân, số nơtron
không bảo toàn, khối lượng không bảo toàn


II. Năng lượng liên kết của hạt nhân
2. Các định luật bảo toàn trong PƯHN
Ví dụ:

1. Bảo toàn điện tích.

2. Bảo toàn số nuclon
(bảo toàn số A)

3. Bảo toàn
năng lượng toàn phần

4
2

He  N O H
14
7

17
8

1
1

2 +7 = 8+1
4 + 14 = 17 + 1

4. Bảo toàn động lượng
Chú ý: Trong phản ứng hạt nhân, số nơtron
không bảo toàn, khối lượng không bảo toàn


3. Năng lượng phản ứng hạt nhân
Gọi: mtrước và msau lần lượt là tổng khối lượng
của các hạt nhân trước và sau phản ứng.
+ Nếu mtrước > msau thì phản ứng tỏa năng lượng:

W tỏa = W = (mtrước – msau)c2

+ Nếu mtrước < msau thì phản ứng thu năng lượng:

W thu = | W |= - W


Phản ứng hạt nhân tỏa nhiệt


Mỗi hạt nhân U235 phân rã tỏa năng lượng 200MeV


Năng lượng hũy diệt của bom nguyên tử là
năng lượng phản ứng hạt nhân


Năng lượng phản ứng hạt nhân
từ nhà máy điện nguyên tử


Mặt Trời – nguồn năng lượng hạt nhân vô tận.