Tài liệu 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 → KhoáiSolöôïng cuûa moät sánh hai khối lượnghaït trên.nhaân Ta rútluoân nhoû hôn toång khoái löôïng cuûa caùc nuclon ra kết luận gì ?khối taïochênh thaønh haït nhaân ñoù. 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 quát 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