NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT PHẢN ỨNG HẠT NHÂN - 123doc

1. Lý thuyết

+ Lực tương tác giữa các nuclôn gọi là lực hạt nhân (tương tác hạt nhân hay tương tác mạnh).

Lực hạt nhân chỉ phát huy tác dụng khi hai nuclôn cách nhau một khoảng bằng hoặc nhỏ hơn kích thước hạt nhân (khoảng 10-15 m). + Năng lượng liên kết của hạt nhân là năng lượng là năng lượng tối thiểu cần thiết để tách các nuclôn; nó được đo bằng tích của độ hụt khối với thừa số c2: Wlk = (Zmp + (A – Z)mn – mX)c2 = ∆mc2.

+ Mức độ bền vững của một hạt nhân tùy thuộc vào năng lượng liên kết riêng: ε = A

Wlk

.

Các hạt nhân có số khối A trong khoảng từ 50 đến 80 năng lượng liên kết riêng của chúng có giá trị lớn nhất, vào cở 8,8 MeV/nuclôn. + Phản ứng hạt nhân là quá trình biến đổi của các hạt nhân, được chia thành hai loại là

Phản ứng hạt nhân tự phát và phản ứng hạt nhân kích thích. + Các định luật bảo toàn trong một phản ứng hạt nhân:

- Bảo toàn điện tích;

- Bảo toàn số nuclôn (bảo toàn số khối A); - Bảo toàn năng lượng toàn phần;

Lý thuyết – Công thức Lý 12CB – Dương Văn Đổng – Bình Thuận

+ Năng lượng của phản ứng hạt nhân:

W = (mtrước - msau)c2; W > 0 tỏa năng lượng, W < 0 thu năng lượng.

2. Công thức

+ Độ hụt khối, năng lượng liên kết, năng lượng liên kết riêng: ∆m = Zmp + (A – Z)mn – mhn: Wlk = ∆m.c2; ε =

Wlk

A ; ε càng lớn, hạt nhân càng bền vững.

+ Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân:

11 1 A Z X1 + 22 A Z X2 → 33 A Z X3 + 44 A Z X4. Bảo toàn số nuclôn: A1 + A2 = A3 + A4. Bảo toàn điện tích: Z1 + Z2 = Z3 + Z4. Bảo toàn động lượng: m1

→1 1 v + m 2 → 2 v = m 3 → 3 v + m 4 → 4 v .

Bảo toàn năng lượng: (m1 + m2)c2 + 2 1 m1v12+ 2 1 m2v22 = (m3 + m4)c2 + 2 1 m3v23+ 2 1 m4v24. III. PHÓNG XẠ 1. Lý thuyết

+ Phóng xạ là quá trình phân rã tự phát của một hạt nhân không bền vững.

+ Số hạt nhân phân rã của một nguồn giảm theo quy luật hàm số mũ: N = 02

t T

N − = N0e-λt; chu kì bán rã cho bởi: T =

ln 2 0,693

λ = λ .

+ Các dạng phóng xạ:

- Phóng xạ α: Tia α là dòng hạt nhân hê li 42He.

- Phóng xạ β-: Tia β- là dòng các electron −01e.

- Phóng xạ β+: Tia β+ là dòng các pôzitron 10e.

- Phóng xạ γ: Tia γ là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn (tần số rất lớn), không mang điện.

Phóng xạ γ thường xảy ra trong phản ứng hạt nhân, hoặc trong phóng xạ α hay β-, β+.

Lý thuyết – Công thức Lý 12CB – Dương Văn Đổng – Bình Thuận

Các hạt α chuyển động với tốc độ cỡ 2.107 m/s; các hạt β- và β+

chuyển động với tốc độ xấp xĩ tốc độ ánh sáng còn các hạt γ (là các phôtôn) chuyển động với tốc độ ánh sáng.

2. Công thức

+ Số hạt nhân, khối lượng của chất phóng xạ còn lại sau thời gian t: N = N0 T t − 2 = N0 e-λt; m(t) = m0 T t − 2 = m0e-λt. + Số hạt nhân mới được tạo thành sau thời gian t:

N’ = N0 – N = N0 (1 – T t

−

2 ) = N0(1 – e-λt).

+ Khối lượng chất mới được tạo thành sau thời gian t: m’ = m0 A A' (1 – T t − 2 ) = m0 A A' (1 – e-λt).

+ Liên hệ giữa hằng số phóng xạ λ và chu kì bán rã T: λ =

ln 2 0,693

T = T

.