Tiêu đề Chương 4 - Chủ đề 2 - Phản ứng hạt nhân và năng lượng liên kết - GV.Image.Marked.pdf ✅

CHƯƠNG IV – VẬT LÍ HẠT NHÂN Chủ đề 2: PHẢN ỨNG HẠT NHÂN VÀ NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT • Yêu cầu cần đạt (Trích từ CTGDPT Vật lí 2018): – Viết được đúng phương trình phân rã hạt nhân đơn giản. – Thảo luận hệ thức E = mc2 , nêu được liên hệ giữa khối lượng và năng lượng. – Nêu được mối liên hệ giữa năng lượng liên kết riêng và độ bền vững của hạt nhân. – Nêu được sự phân hạch và sự tổng hợp hạt nhân. – Thảo luận để đánh giá được vai trò của một số ngành công nghiệp hạt nhân trong đời sống. • Cấu trúc nội dung: I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT ........................................................................... Lý thuyết chung của chủ đề + Phương pháp giải kèm ví dụ. II. BÀI TẬP PHÂN DẠNG THEO MỨC ĐỘ........................................................ (Theo cấu trúc định dạng đề thi kỳ thi tốt nghiệp trung học phổ thông từ năm 2025 – Quyết định số 764/QĐ - BGDĐT) 1. Câu trắc nhiệm nhiều phương án lựa chọn 2. Câu trắc nghiệm đúng sai: 3. Câu trắc nghiệm trả lời ngắn : III. BÀI TẬP LUYỆN TẬP........................................................................... (Theo cấu trúc định dạng đề thi kỳ thi tốt nghiệp trung học phổ thông từ năm 2025 – Quyết định số 764/QĐ - BGDĐT)
I . TÓM TẮT LÝ THUYẾT – PHƯƠNG PHÁP GIẢI 1. Phản ứng hạt nhân - Phản ứng hạt nhân là quá trình biến đổi hạt nhân này thành hạt nhân khác. - Phản ứng hạt nhân thường được chia làm hai loại: + Phản ứng hạt nhân kích thích: là quá trình các hạt nhân tương tác với các hạt khác tạo ra các hạt nhân mới. + Phản ứng hạt nhân tự phát: là quá trình tự phân rã của một hạt nhân không bền vững thành các hạt nhân mới. 2. Năng lượng liên kết 2.1. Lực hạt nhân - Là lực tương tác giữa các nucleon trong hạt nhân. Bản chất là lực tương tác mạnh. 2.2. Độ hụt khối - Là độ chênh lệch giữa tổng khối lượng của các nucleon tạo thành hạt nhân và khối lượng mX của hạt nhân. m = [Z.mp + ( A - Z ) . mn ] – mX 2.3. Mối liên hệ giữa năng lượng và khối lượng - Theo thuyết tương đối của Einstein (Anh-xtanh), một vật có khối lượng m thì cũng có năng lượng tương ứng là E và ngược lại: E = mc2 Với c là tốc độ của ánh sáng trong chân không. - Một vật có khối lượng m0 ở trạng thái nghỉ sẽ có năng lượng nghỉ E0 = m0c 2 - Khi chuyển động vật có khối lượng m và năng lượng của vật khi đó gọi là năng lượng toàn phần + Khối lượng tương đối tính: 2 2 0 1 c v m m   + Năng lượng toàn phần: 2 E  mc + Động năng của vật: 2 0 W E E (m m )c d   O   2.4. Năng lượng liên kết - Là năng lượng tối thiểu dùng để tách toàn bộ số nucleon ra khỏi hạt nhân, được tính bằng tích của độ hụt khối của hạt nhân với thừa số c2 . Elk = mc2 2.5. Năng lượng liên kết riêng - Đặc trưng cho độ bền vững của hạt nhân.   lk lkr E E A  Hạt nhân có Elkr càng lớn thì càng bền vững và ngược lại.
2.6. Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân A A Z 1 1 + 2 B2 A Z → 3 C3 A Z + 4 D4 A Z - Định luật bảo toàn số nucleon (bảo toàn số khối A). A1 + A2 = A3 + A4 - Định luật bảo toàn điện tích. Z1 + Z2 = Z3 + Z4 - Định luật bảo toàn động lượng. A B C D p  p  p  p     - Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần. Năng lượng toàn phần bằng tổng năng lượng nghĩ và thế năng của hạt nhân. 2 2 2 2 mA dA B dB C dC D dD c W  m c W  m c W  m c W - Trong phản ứng hạt nhân không có bảo toàn: khối lượng, số nơtron, năng lượng nghĩ.. *) Năng lượng của phản ứng hạt nhân: ΔE = (mt – ms)c2 mt = mA + mB: tổng khối lượng của các hạt trước phản ứng. ms = mC + mD: tổng khối lượng của các hạt sau phản ứng. + Nếu ΔE > 0: phản ứng tỏa năng lượng. + Nếu ΔE < 0: phản ứng thu năng lượng.
3. Phản ứng phân hạch và tổng hợp hạt nhân Phân hạch hạt nhân Tổng hợp hạt nhân (Nhiệt hạch ) Hạt nhân nặng hấp thụ một nơtron chậm vỡ thành hai hạt nhân nhẹ hơn (trung bình: 501: Phản ứng dây chuyền có thể tự duy trì và công suất phát ra tăng nhanh và có thể gây nên bùng nổ Để đảm bảo cho k = 1 người ta dùng các thanh điều khiển chứa Bo hay Cd, là các chất có tác dụng hấp thụ nơtron + Xét trên cùng một khối lượng nhiên liệu thì năng lượng nhiệt hạch sinh ra lớn hơn phân hạch. + Năng lượng nhiệt hạch là quá trình tạo ra nguồn năng lượng vô tận cho cho mặt trời và các ngôi sao khác trên vũ trụ. Chế tạo bom H Điều kiện: - Nhiệt độ cao - Mật độ hạt nhân trong trạng thái plasma đủ lớn. - Thời gian duy trì trạng thái đủ lớn. PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG BÀI TẬP Dạng 1: Tính độ hụt khối, năng lượng, năng lượng liên kết, năng lượng liên kết riêng. - Yêu cầu: Vận dụng được các công thức tính được độ hụt khối, năng lượng, năng lượng liên kết, năng lượng liên kết riêng. - Phương pháp giải: Sử dụng các công thức độ hụt khối, năng lượng liên kết, năng lượng, năng lượng liên kết riêng. Ví dụ 1: Tìm độ hụt khối và năng lượng liên kết của hạt nhân Liti Li 7 3 . Biết khối lượng nguyên tử Liti, nơtron và prôtôn có khối lượng lần lượt là: mLi = 7,0160 amu; mN = 1,0087 amu và mP = 1,0073 amu. Biết 1 amu = 931,5 MeV/c2 . Hướng dẫn giải Hạt nhân Li 7 3 có 3 proton và 4 nơtron. Khi đó: m0 = Z.mP + N.mn = 3.mP + 4.mn = 3.1,0073 + 4.1,0087 = 7,08299 amu Độ hụt khối: Δm = m0 – m = 7,08299 – 7,0160 = 0,06699 amu Năng lượng liên kết của hạt nhân là: ΔE = Δm.c2 = 0,06699 uc2 = 0,06699.931,5 = 62,401185 MeV