Презентация"Ядерные реакции"

Ядерные реакции

План урока.

Цели урока

• Познакомить учащихся с ядерными реакциями, с процессами изменения атомных ядер, превращением одних ядер в другие под действием микрочастиц.
• Добиться понимания разницы между химическими реакциями соединения и разъединения атомов элементов между собой, затрагивающие только электронные оболочки, и ядерными реакциями превращения одних химических элементов в другие.
• Закрепить умение писать ядерные реакции.
• Развитие навыка расчета энергетического выхода ядерных реакций.

1. Каков состав атомных ядер?. 2. Как объяснить стабильность атомных ядер 3 . Назовите свойства ядерных сил. 4. Что такое энергия связи ядра? 5. Почему масса ядра не равна сумме масс протонов и нейтронов, входящих в него?

ЯДРО (атомное) – это положительно заряженная центральная часть атома, в которой сосредоточено 99,96% его массы. Радиус ядра ~10  м, что приблизительно в сто тысяч раз меньше радиуса всего атома, определяемого размерами его электронной оболочки. Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Их общее количество в ядре обозначают буквой А и называют массовым числом. Число протонов в ядре Z определяет электрический заряд ядра и совпадает с атомным номером элемента в периодической системе элементов Д. И. Менделеева. Число нейтронов в ядре может быть определено как разность между массовым числом ядра и числом протонов в нем. Массовое число – это число нуклонов в ядре.

ЯДЕРНЫЕ СИЛЫ

Свойства ядерных сил - только силы притяжения - во много раз больше кулоновских - зарядовая независимость - взаимодействуют с ограниченным числом нуклонов - короткодействующие - не являются центральными

Ядерная реакция – это процесс взаимодействия атомного ядра с другим ядром или элементарной частицей, сопровождающийся изменением состава и структуры A ( a , b ) B или А + а → В + b

Виды ядерных реакций : - через стадию образования составного ядра; - прямая ядерная реакция (энергия больше 10 МэВ) - под действием различных частиц: протонов, нейтронов … - синтез ядер; - деление ядер - с поглощением энергии и с выделением энергии

Первая ядерная реакция была осуществлена Э. Резерфордом в 1919 году в опытах по обнаружению протонов в продуктах распада ядер Резерфорд бомбардировал атомы азота α-частицами. При соударении частиц происходила ядерная реакция, протекавшая по следующей схеме:

Первая реакция бомбардировки атомов быстрыми заряженными частицами была осуществлена с помощью протонов большой энергии, полученных на ускорителе, в 1932 году

Условия протекания ядерных реакций. Для осуществления ядерной реакции под действием положительно заряженной частицы необходимо, чтобы частица обладала кинетической энергией , достаточной для преодоления действия сил кулоновского отталкивания . Незаряженные частицы , например нейтроны, могут проникать в атомные ядра, обладая сколь угодно малой кинетической энергией .

Большой линейный ускоритель

Большой адронный коллайдер

Американская Национальная лаборатория ускорителей элементарных частиц имени Ферми

 0) или с поглощением энергии ( Q  Q |, которая называется порогом реакции " width="640"

Выход ядерной реакции Энергетическим выходом ядерной реакции называется величина Q  = ( M A +  M B –  M C –  M D) * 931,5МэВ Q   =Δ M * 931,5 МэВ , где M A и M B – массы исходных продуктов, M C и M D – массы конечных продуктов реакции . Величина Δ M называется дефектом масс . Ядерные реакции могут протекать с выделением ( Q   0) или с поглощением энергии ( Q  Q |, которая называется порогом реакции

Механизм ядерных реакций

Два этапа ядерной реакции:

- поглощение частицы ядром и образование возбужденного ядра .

• испускание частицы ядром происходит подобно испарению молекулы с поверхности капли жидкости.

Промежуток времени от момента поглощения ядром первичной частицы до момента испускания вторичной частицы составляет примерно 10-12 с.

При ядерных реакциях выполняются законы сохранения :

- импульса;

- энергии;

- момента импульса;

- заряда;

- закон сохранения так называемого барионного заряда (т. е. числа нуклонов – протонов и нейтронов);

- законы сохранения, специфические для ядерной физики и физики элементарных частиц.

1. Что такое ядерная реакция?

2. В чем отличие ядерной реакции от химической ?

3. Почему образовавшиеся ядра гелия разлетаются в противоположные стороны?

4. Является ли ядерной реакция испускания α –частицы ядром?

5. Допишите ядерные реакции:

• 4 9 Be + 1 1 H → 5 10 B + ?

• 7 14 N + ? → 6 14 C + 1 1 p

• 7 14 N + 2 4 He → ? + 1 1 H

5. Допишите ядерные реакции:

• 7 14 N + 2 4 He → ? + 1 1 H

• 13 27 Al + 2 4 He → 15 30 P + ?

(1934 г. Ирен Кюри и Фредерик Жолио-Кюри получили радиоактивный изотоп фосфора)

• ? + 2 4 He → 14 30 Si + 1 1 p

Определите энергетический выход ядерной реакции . Масса атома азота 14,003074 а.е.м., атома кислорода 16,999133а.е.м., атома гелия 4,002603 а.е.м., атома водорода 1,007825 а.е.м

ЭНЕРГИЯ СВЯЗИ АТОМНОГО ЯДРА – это минимальная энергия, которая необходима для полного расщепления ядра на отдельные нуклоны. Разность между суммой масс нуклонов (протонов и нейтронов) и массой состоящего из них ядра, умноженная на квадрат скорости света в вакууме, и есть энергия связи нуклонов в ядре. Энергия связи, приходящаяся на один нуклон, называется удельной энергией связи.

• 1) 18 8 О + 11p → 10n +
• 2) 511B + 2 4He → 10n +
• 3) 714N + 2 4He → 178 О +
• 4) 126C + 10n → 49Be +
• 5) 2713 Al + 2 4He →3015 Р +
• 6) 2411Na →2412Mg + 0-1 е +
• Ответы : а) 24 He ; б)189 F ; в)714 N ; г)10 n ; д) γ; е ) 11p