Bài giảng Vật lí Lớp 12 - Bài 36: Năng lượng liên kết của hạt nhân. Phản ứng hạt nhân (Chuẩn kiến thức)

BÀI 36 
NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN 
PHẢN ỨNG HẠT NHÂN 
 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 
BÀI 36 
NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN 
PHẢN ỨNG HẠT NHÂN 
Bài 36 
 NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN 
PHẢN ỨNG HẠT NHÂN 
 I . Lực hạt nhân 
 Lực nào ràng buộc các nuclon lại với nhau ? 
 Các nuclon trong hạt nhân hút nhau bằng một lực rất mạnh tạo nên hạt nhân bền vững . Đó là lực hạt nhân 
 Bản chất lực hạt nhân là gì ? 
 Lực hạt nhân không phải là lực hấp dẫn , không phải là lực tĩnh điện ; nó là loại lực mới truyền tương tác giữa các nuclon gọi là lực tương tác mạnh . 
 Lực hạt nhân gây tác dụng trong phạm vi nào ? 
 Lực hạt nhân chỉ phát huy tác dụng trong phạm vi kích thước hạt nhân , nếu khoảng cách giữa các nuclon lớn hơn kích thước hạt nhân (10 -15 m) thì lực hạt nhân giảm nhanh xuống bằng 0 
II. Năng lượng liên kết của hạt nhân 
- Khối lượng của hạt nhân Hêli là : m He = 4,00150u 
Hạt nhân Hêli 
1. Độ hụt khối : 
có 2 proton và 2 nơtron 
Tổng khối lượng của các nuclon (2proton+2 nơtron ) là : 
2m p +2m n = 2.1,00728+2.1,00866 = 4,03188u 
So sánh m He và 2m p +2m n ? 
2m p +2m n > m He 
Tổng quát : 
 m = Zm p + (A- Z)m n - m X 
 Độ chênh lệch giữa hai khối lượng đó được gọi là độ hụt khối của hạt nhân , kí hiệu m. 
 Khối lượng của một hạt nhân luôn nhỏ hơn tổng khối lượng của các nuclon tạo thành hạt nhân đó 
 m = Zm p + (A- Z)m n - m X 
 Độ hụt khối của hạt nhân 
II. Năng lượng liên kết của hạt nhân 
1. Độ hụt khối : 
 Khối lượng hao hụt đi đâu ?????????????? 
 W LK = (2m p + 2m n )c 2 - m He. c 2 
II. Năng lượng liên kết của hạt nhân 
2. Năng lượng liên kết 
Trạng thái 1 
Trạng thái 2 
 W LK 
W LK gọi là năng lượng liên kết 
của hạt nhân Hêli 
	 Tổng quát , 
 năng lượng liên kết của hạt nhân X là : 
 W LK = { Zm p + (A-Z)m n }c 2 - m X. c 2 
Z là số proton, (A-Z) là số nơtron 
 Hay: W LK = m.c 2 
 W LK = m.c 2 
II. Năng lượng liên kết của hạt nhân 
2. Năng lượng liên kết 
	 Ví dụ , năng lượng liên kết của hạt nhân Hêli : 
 W LK = (2m p + 2m n - m He ) . c 2 
 W LK = (4,03188 – 4,00150)uc 2 
 W LK = 0,03038.931,5MeV 
 W LK = 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 
 Năng lượng liên kết đặc trưng cho mức độ bền vững của hạt nhân 
 Các hạt nhân bền vững có 
 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 
Không bảo toàn 
khối lượng nghỉ 
Bảo toàn 
khối lượng nghỉ 
III. Phản ứng hạt nhân 
2. Các định luật bảo toàn trong PƯHN 
1. Bảo toàn điện tích . 
2. Bảo toàn số nuclon ( bảo toàn số A) 
3. Bảo toàn năng lượng toàn phần 
4. Bảo toàn động lượng 
Z 1 +Z 2 =Z 3 +Z 4 
A 1 + A 2 = A 3 + A 4 
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 
1. Bảo toàn điện tích . 
2. Bảo toàn số nuclon ( bảo toàn số A) 
3. Bảo toàn năng lượng toàn phần 
4. Bảo toàn động lượng 
2 +7 = 8+1 
4 + 14 = 17 + 1 
Chú ý: Trong phản ứng hạt nhân , số nơtron không bảo toàn , khối lượng không bảo toàn 
Ví dụ : 
3. Năng lượng phản ứng hạt nhân 
W tỏa = W = ( m trước – m sau )c 2 
Gọi : m trước và m sau lần lượt là tổng khối lượng của các hạt nhân trước và sau phản ứng . 
+ Nếu m trước > m sau thì phản ứng tỏa năng lượng : 
+ Nếu m trước < m sau 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 .