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.
PHẢN ỨNG HẠT NHÂN.
Tiết 1.
I. LỰC HẠT NHÂN.
II. NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN.
Tiết 2.
III. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN.


BÀI 36
NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT HẠT NHÂN.
PHẢN ỨNG HẠT NHÂN.
I. LỰC HẠT NHÂN:
- Các prôton trong hạt nhân mang điện tích dương
Các
prôton
trong
hạt
nhân
tương
tác
nên đẩy nhau. Thực tế, hạt nhân nguyên tử bền vững
điện với nhau như thế nào? Vì sao hạt
là vì: các nuclon(gồm prôton và nơtron) hút nhau bởi
nhân nguyên tử bền vững ?
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.
- Lực hạt

nhân
phát
huy
tác dụng
Vìthìsao
Vì lực
tĩnhchỉ
điện
các? prôton
đẩytrong phạm vi
lựcbán
hấpkính
dẫn hạt
giữanhân.
các Nghĩa là lực
nhỏ hơnnhau,
hoặc còn
bằng
thìkính
quá tác
nhỏ.dụng khoảng 10 -15m.
hạt nhânnuclon
có bán


II. NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN.
1. Độ hụt khối:
* Xét hạt nhân: 4
2
- Khối lượng các nuclon ban đầu chưa liên kết:

He

m0= Z.mp+N.mn=2.1,00728u + 2.1,00866 u = 4,03188 u
(Trong đó N = A – Z)
- Khối lượng hạt nhân:
mX = 4,00150 u
→ KhốiSolượng
của
một
sánh hai
khối
lượnghạt
trên.nhân
Ta rútluôn
nhỏ hơn tổng khối lượng của các nuclon
ra
kết
luận
gì ?khối
tạochênh
thành
hạt
nhân
đó.
Độ
lệch
giữa
hai
lượng đó gọi là độ hụt

khối của hạt nhân, kí hiệu Δm.
Δm = mo- mX= Z.mp+ (A - Z).mn- mX
* Tính chất này tổng qt cho mọi hạt nhân.


Ví dụ 1: (Hoạt động nhóm)
Tính độ hụt khối của hai hạt nhân
sau:

12
6

16
8

C, O

Chú ý: mX= m(nguyên tử) – Z. me


Độ hụt khối của hạt nhân:

12
6

C

mX= m(nguyên tử) – Z. me
= 12,00000 u - 6.0,0005486 u
 11,99671 u

→ Δm = Z.mp+ (A - Z).mn- mX
= 6. 1,00728 u+ 6. 1,00866 u- 11,99671 u
= 0,09893 u

Độ hụt khối của hạt nhân:

16
8

O

m/X, = m/(nguyên tử) – Z/. me
= 15,99491 u - 8.0,0005486 u
 15,99052 u
→ Δm/ = Z/.mp+ (A/ - Z/).mn- m/X,
= 8. 1,00728 u+ 8. 1,00866 u- 15,99052 u
= 0,13700 u


II. NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN.
2. Năng lượng liên kết:
* Xét hạt nhân: 4
2

He

p p
n n

Trạng thái 1

p p n n
Trạng thái 2

Theo hệ thức Anhxtanh: hệ các nuclon ban đầu có
năng lượng Eo= mo.c2 , hạt nhân tạo thành từ chúng
có năng lượng E = m.c2 < Eo . Vì năng lượng được
bảo toàn, nên đã có một lượng năng lượng
Wlk= Eo- E = Δm.c2 tỏa ra để các nuclon kết hợp
thành hạt nhân.


II. NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN.
2. Năng lượng liên kết:
* Xét hạt nhân: 4
2

He

p p
n

n

Trạng thái 1

p p n n
Trạng thái 2

Ngược lại, nếu muốn tách hạt nhân đó thành các

nuclon riêng rẽ (chuyển từ trạng thái 1 sang trạng
thái 2), ta phải cung cấp cho hệ năng lượng Wlk=
Δm.c2 để thắng lực liên kết giữa các nuclon.
Vì vậy đại lượng Wlk= Δm.c2 gọi là năng lượng
liên kết của hạt nhân.
→ Năng lượng liên kết của một hạt nhân được tính
định
nghĩa
liên với
kết thừa số c2.
bằng tích Hãy
của độ
hụt
khốinăng
của lượng
hạt nhân
của hạt nhân ?

Wlk = Δm.c2


Ví dụ 2: (Hoạt động nhóm)
Tính năng lượng liên kết của hai
hạt nhân sau:

12
6

16
8

C, O


Độ hụt khối của hạt nhân:
Δm = 0,09893 u
→ Năng lượng liên kết:
Wlk= Δm.c2
= 0,09893 u.c2
= 0,09893. 931,5 (MeV/c2).c2
 92,15 MeV

Độ hụt khối của hạt nhân:
Δm/ = 0,13700 u
→ Năng lượng liên kết:
W/lk= Δm/.c2
= 0,13700 u.c2
= 0,13700. 931,5 (MeV/c2).c2
 127,62 MeV

12
6

C

16
8

O

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: WlkR  Wlk
A

→ Nó đặc trưng cho độ bền vững của hạt nhân.
- Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn
thì càng bền vững.
- Các hạt nhân bền vững có năng lượng liên kết
riêng vào cỡ 8,8 MeV/nuclon. Đó là những hạt nhân
trung bình, có số khối A trong khoảng: 50 < A < 80
Ví dụ:
Haït nhaân

WlkR(MeV/nuclon)

235
92

56
28

7,6

8,8

U

Fe

142
55

Cs

8,3

90
40

Zr

8,7


Ví dụ 3: (Hoạt động nhóm)
Tính năng lượng liên kết riêng của
hai hạt nhân sau:

12
6

16
8

C, O

Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân:
Ta có: Wlk  92,15 MeV

WlkR

Ta có: W/lk  127,62 MeV
/

W

C

Wlk 92,15


 7,68( MeV )
A
12

Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân:

/

12
6

lkR

16
8

O

W lk 127,62
 / 
 7,98( MeV )
16
A


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.

Đáp án:

D


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.

Đáp án:

B


CÂU 4.
Hạt nhân nào có năng lượng liên kết riêng lớn
nhất ?

A. Heli.
B. Cacbon.
C. Sắt.
D. Urani.

Đáp án:

C

BÀI TẬP VỀ NHÀ
Bài 1 → 6 SGK trang 186, 187.
Các bài tập trong sách BÀI TẬP VẬT LÍ