Bài giảng môn Vật lí Lớp 12 - Bài 36: Năng lượng liên kết của hạt nhân. Phản ứng hạt nhân - Nguyễn Anh Tuấn

BÀI CŨ 
1. Hạt nhân A Z X gồm có 
Z nơtron và A proton 
B. Z nơtron và (A – Z) proton 
C. Z proton và (A – Z) nơtron 
D. A proton và (Z – A) nơtron 
NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT 
LỚP 12 BAN CƠ BẢN (KHXH) 
NGUYỄN ANH TUẤN 
THPT TRẦN VĂN ƠN 
CHÂU THÀNH BẾN TRE 
2. Chọn câu đúng . Số nuclon trong 
235 92 U là : 
92 nuclon 
B. 235 nuclon 
C. 235 – 92 = 143 nuclon 
D. Tất cả các số liệu trên đều sai 
3. Chọn câu đúng : Số proton và số 
nơtron trong hạt nhân 27 13 A l là : 
27 proton và 13 nơtron 
B. 13 proton và 27 nơtron 
C. 13 proton và 14 nơtron 
D. 27 proton và 27 – 13 = 14 nơtron 
4. Các hạt nhân đồng vị là các hạt 
nhân có : 
Cùng số nơtron và cùng số proton 
B. Cùng số proton và khác số nơtron 
C. Cùng số proton và khác số khối A 
D. Câu B và C đều đúng 
5. Đơn vị khối lượng nguyên tử là : 
A. 1 u = 931,5 MeV/c 2 
B. 1/12 khối lượng của 1 hạt nhân đồng vị 12 6 C 
C. 1 u = 1,99055.10 – 27 kg 
D. Cả A, B, C đều đúng . 
6. Năng lượng của một vật có khối lượng 
m theo công thức Anhstanh là : 
W đ = ½ mv 2 
B. E = m.c 2 
C. W = W đ + W t 
D. Cả ba câu trên đều đúng . 
7. Năng lượng của một đơn vị khối 
lượng nguyên tử là : 
E = u.c 2 = 931,5 MeV 
B. E = 931,5 MeV/c 2 
C. E = ½ u.c 2 
D. Cả ba câu trên đều sai 
8. Theo Anhstanh , một vật có khối 
lượng nghĩ m 0 , khi chuyển động với 
vận tốc v thì khối lượng vật sẽ : 
Tăng lên 
B. Giảm xuống 
C. Không đổi 
D. Cả 3 câu trên đều sai 
Do cơ chế nào các nuclôn liên kết với nhau 
tạo thành hạt nhân bền vững ? 
Các hạt nhân có thể biến đổi thành hạt 
nhân khác hay không ? 
Người ta có thể biến đổi đá thành vàng hay 
không ? 
NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN-PHẢN ỨNG HẠT NHÂN 
I. LỰC HẠT NHÂN 
II. NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT 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 trong phản ứng hạt 
nhân 
 3. Năng lượng phản ứng hạt nhân 
NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN-PHẢN ỨNG HẠT NHÂN 
I. LỰC HẠT NHÂN 
II. NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT HẠT NHÂN 
 1. Độ hụt khối 
 2. Năng lượng liên kết 
 3. Năng lượng liên kết riêng 
I. LỰC HẠT NHÂN 
Trong hạt nhân có những Proton mang 
điện tích cùng dấu , ví dụ hạt nhân 4 2 He 
có 2 proton, mỗi hạt mang điện tích +e và 2 
nơtron không mang điện . 
Các điện tích cùng dấu hút hay đẩy nhau 
Các điện tích cùng dấu đẩy nhau ? 
Cần phải có lực hút mạnh hơn lực Cu 
Lông giữ các hạt proton, nơtron lại với 
nhau 
Lực hút giữ các nuclon lại là lực gì ? 
Lực hạt nhân rất mạnh giữ các nuclon lại 
tạo nên hạt nhân bền vững . 
Lực hạt nhân có phải là lực Cu Lông không ? 
 Vì sao ? 
Lực hạt nhân không phải là lực Cu Lông 
vì lực hạt nhân chỉ là lực hút , còn lực Cu 
Lông có thể là lực hút hay lực đẩy 
Lực hạt nhân có phải là lực hấp dẫn không ? Vì 
sao ? 
Lực hạt nhân không phải lực hấp dẫn vì 
nó lớn hơn lực hấp dẫn rất nhiều 
Vậy : lực hạt nhân không phải là lực Cu 
Lông hay lực hấp dẫn 
Nó là một loại lực mới truyền tương tác 
giữa các nuclon trong hạt nhân 
Đặc điểm của lực hạt nhân 
Nếu 2 proton hoặc 2 nuclon ở cách nhau 
1 khoảng lớn hơn kích thước hạt nhân 
Kích thước hạt nhân 
Lực hạt nhân có tác dụng hay không ? 
Đặc điểm của lực hạt nhân 
Lực hạt nhân không tác dụng , 
Lực Cu Lông đẩy các hạt ra xa 
Kích thước hạt nhân 
Đặc điểm của lực hạt nhân 
Nếu 2 proton hoặc 2 nuclon ở cách nhau 
khoảng cỡ kích thước hạt nhân 
Kích thước hạt nhân 
Lực hạt nhân có tác dụng hay không ? 
Đặc điểm của lực hạt nhân 
Lực hạt nhân phát huy tác dụng , lực hút 
lớn hơn lực đẩy , lực hạt nhân hút các 
nuclon lại và liên kết thành hạt nhân 
Kích thước hạt nhân 
Nếu khoảng cách giữa các nuclon lớn hơn 
kích thước hạt nhân (1,2.10 – 15 m) thì lực hạt 
nhân giảm nhanh xuống bằng 0. 
Kết luận : Lực hạt nhân 
là lực hút giữa các nuclon gọi ( còn gọi là 
tương tác mạnh hay tương tác hạt nhân ) 
- không cùng bản chất với lực tĩnh điện 
( lực Cu Lông ) hay lực hấp dẫn 
chỉ phát huy tác dụng trong phạm vi kích 
thước hạt nhân 
II. NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT HẠT NHÂN 
1. Độ hụt khối : 
Xét hạt nhân 4 2 He: 
Hỏi hạt nhân 4 2 He có bao nhiêu proton, bao 
nhiêu nơtron ? 
Trả lời : có 2 proton và 2 nơtron 
Biết m p = 1,00728.u ; m n = 1,00866.u 
Tìm tổng khối lượng các proton và nơ tron 
 2 m p = 2.1,00728.u = 2,01456.u 
 2 m n = 2.1.00866.u = 2,01723.u 
Tổng khối lượng các nuclon trước khi tạo thành hạt 
nhân là : 
m 0 = 2 m p + 2 m n = (2,01456 + 2,01723).u 
m 0 = 4,03188.u ( khối lượng các nuclon khi chúng 
chưa tạo thành hạt nhân ) 
Sau khi các nuclon kết hợp lại thành hạt nhân 4 2 He 
có khối lượng : m hn = 4,0015.u ( khối lượng hạt nhân 
tạo thành ) 
So sánh m 0 và m hn ? 
m 0 > m hn 
Khối lượng hạt nhân luôn luôn nhỏ hơn tổng khối 
lượng các hạt nuclon tạo thành hạt nhân đó 
Hiệu m = (m 0 – m hn ) là độ hụt khối . 
Xét hạt nhân A Z X có Z proton và (A – Z) 
nơtron . 
Tổng khối lượng các nuclon khi chưa tạo 
thành hạt nhân có giá trị ? 
Trả lời : m 0 = Z.m p + (A – Z).m n 
Khối lượng hạt nhân sinh ra có giá trị ? 
Trả lời : m hn = m X 
Độ hụt khối bằng : m = m 0 – m hn 
 m = [ Z.m p + (A – Z).m n – m X ] 
Độ hụt khối c ủa hạt nhân A Z X là  
m = [ Z.m p + (A – Z).m n – m X ] 
Ví dụ : Tìm độ hụt khối của đồng vị 2 1 H có khối 
lượng 2,0135.u . 
Cho m p = 1,00728.u; m n = 1,00866.u 
2 1 H có 1 proton và 2 – 1 = 1 nơtron 
m = [ 1.1,00728 + (2 – 1).1,00866 – 2,0135].u 
 = (2,01594 – 2,0135).u 
 = 0,00244.u 
2. Năng lượng liên kết : 
Xét hạt nhân 4 2 He: 
Trạng thái 1 
Trạng thái 2 
Năng lượng theo công thức Anhstanh 
Trạng thái 1 
Trạng thái 2 
W lk là năng lượng cung cấp cho hệ khi chuyển từ 
trạng thái 1 sang trạng thái 2 
Hay W lk là năng lượng cung cấp để phá vỡ liên 
kết giữa các nuclon trong hạt nhân , tạo thành 
các hạt proton và nơtron 
Trạng thái 1 
Trạng thái 2 
Ngược lại khi chuyển từ trạng thái 2 sang trạng 
thái 1 ta có : 
W lk là năng lượng tỏa ra khi các proton và 
nơtron liên kết lại thành hạt nhân 
Vậy ta gọi W lk là năng lượng 
liên kết hạt nhân 
3. Năng lượng liên kết riêng : 
là năng lượng liên kết cho 1 nuclon 
Hạt Nhân 
( MeV/nuclon ) 
7,6 
8,8 
8,3 
8,7 
Năng lượng liên kết riêng đặc trưng cho độ 
bền vững của hạt nhân . 
Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng 
lớn càng bền vững . 
Các hạt nhân bền vững có số khối A cỡ 
50 < A < 95 
Lưu ý: năng lượng liên kết tĩnh điện của 
electron với hạt nhân cỡ 20 eV 1000 eV 
Còn năng lượng liên kết riêng cỡ MeV chứng 
tỏ tương tác hạt nhân mạnh hơn tương tác 
tĩnh điện nhiều lần . 
đặc trưng cho mức độ bền vững của hạt 
nhân 
CÂU HỎI ÔN TẬP 
1. Nêu kết luận về lực hạt nhân 
A. Lực hạt nhân không cùng bản chất với 
lực Cu Lông ( lực tĩnh điện ), hay lực hấp 
dẫn 
B. Nó là một loại lực mới truyền tương 
tác giữa các hạt nhân 
C. Nó chỉ phát huy tác dụng trong phạm 
vi kích thước hạt nhân 
D. Cả ba câu trên đều đúng 
2. Độ hụt khối của hạt nhân là : 
A. Sự giảm khối lượng của hạt nhân 
B. Sự hao hụt khối lượng theo thời gian 
C. hiệu m 0 – m hn (m 0 là tổng khối lượng các 
proton và nơtron khi chưa tạo thành liên kết và 
m là khối lượng hạt nhân tạo thành ) 
D. hiệu m hn – m 0 (m 0 là tổng khối lượng các 
proton và nơtron khi chưa tạo thành liên kết và 
m là khối lượng hạt nhân tạo thành ) 
3. Công thức độ hụt khối của hạt 
nhân A z X là : 
4 . Cho m p ; m n ; m H là khối lượng của 
proton, nơtron , hạt nhân 3 1 H. Công 
thức độ hụt khối của hạt nhân 3 1 H là : 
5. Chọn câu phù hợp nhất . Năng 
lượng liên kết của một hạt nhân là : 
A. Năng lượng cần thiết thu vào để phá vỡ liên 
kết của 1 hạt nhân 
B. Năng lượng tỏa ra khi các proton và nơtron 
liên kết lại thành 1 hạt nhân 
C. Năng lượng để liên kết các đồng vị với 
nhau 
D. Câu A và B đúng 
6. Năng lượng liên kết riêng là : 
A. Năng lượng liên kết của riêng một proton 
B. Năng lượng liên kết của riêng một proton 
hay nơtron 
C. Năng lượng liên kết của riêng một electron 
D. Năng lượng liên kết cho 1 nuclon 
7. Năng lượng liên kết riêng của hạt 
nhân càng lớn thì : 
A. hạt nhân càng dễ bị phá vỡ , không bền 
vững 
B. hạt nhân càng khó bị phá vỡ , rất bền vững 
C. hạt nhân vẫn luôn bền vững , không phụ 
thuộc vào năng lượng liên kết riêng . 
D. Cả A, B, C đều sai . 
8. Các hạt nhân bền vững có số 
khối : 
A. rất lớn 
B. rất nhỏ 
C. lớn hơn 50 và nhỏ hơn 95 
D. Cả A, B, C đều sai 
9. Công thức tính năng lượng liên 
kết của hạt nhân A Z X là : 
10 . Cho m p = 1,00728.u; m n = 1,00866.u. 
m H = 2,0135.u. 1u = 931 MeV/c 2 
Năng lượng liên kết của hạt nhân 2 1 H là 
A. W lk = 1,64 MeV 
B. W lk = 2,27 MeV 
C. W lk = 6,73 MeV 
D. W lk = 8,65 MeV