Nội dung text Chương 4 - Chủ đề 5. Bài tập về Vật lí hạt nhân - HS.docx
2 Chủ đề 5 : BÀI TẬP VỀ VẬT LÍ HẠT NHÂN I . TÓM TẮT LÝ THUYẾT – PHƯƠNG PHÁP GIẢI 1. Cấu trúc hạt nhân - Hạt nhân được tạo thành bởi hai loại hạt là proton và neutron, hai loại hạt này có tên chung là nucleon.. - Người ta dùng kí hiệu hoá học X của nguyên tố để kí hiệu cho hạt nhân, kèm theo hai số Z và A như sau: A ZX . Trong đó: Z là số proton, A là số nucleon, N = A – Z là số neutron. - Các hạt nhân đồng vị là những hạt nhân có cùng số Z, khác số A, nghĩa là cùng số proton và khác số neutron. Hydrogen có ba đồng vị: hydrogen thường 1 1H ; hydrogen nặng 2 1H còn gọi là deuterium ( 2 1D ); hydrogen siêu nặng 3 1H còn gọi là tritium ( 3 1T ). 2. Phản ứng hạt nhân và năng lượng liên kết 2.1. 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. 2.2. Năng lượng liên kết a. Lực hạt nhân - Là lực tương tác giữa các nucleon trong hạt nhân. Bản chất là lực tương tác mạnh. b. Độ hụt khối
3 - Là độ chênh lệch giữa tổng khối lượng của các nucleon tạo thành hạt nhân và khối lượng m X của hạt nhân. m = [Z.m p + (A-Z).m n ] – m X c. 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 = mc 2 Với c là tốc độ của ánh sáng trong chân không. - Một vật có khối lượng m 0 ở trạng thái nghỉ sẽ có năng lượng nghỉ E 0 = m 0 c 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: 2mcE + Động năng của vật: 20)(cmmEEWOd d. 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 c 2 . E lk = mc 2 e. Năng lượng liên kết riêng - Đặc trưng cho độ bền vững của hạt nhân. lk lkr E E A Hạt nhân có E lkr càng lớn thì càng bền vững và ngược lại.
4 f. Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân AA Z 1 1 + B22AZ → C33AZ + D44AZ - Định luật bảo toàn số nucleon (bảo toàn số khối A). A 1 + A 2 = A 3 + A 4 - Định luật bảo toàn điện tích. Z 1 + Z 2 = Z 3 + Z 4 - Định luật bảo toàn động lượng. ABCDpppp→→→→ - Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần. Năng lượng toàn phần bằng tổng năng lượng nghĩ và thế năng của hạt nhân. 2222 AdABdBCdCDdDmcWmcWmcWmcW - Trong phản ứng hạt nhân không có bảo toàn: khối lượng, số nơtron, năng lượng nghĩ.. *) Năng lượng của phản ứng hạt nhân: ΔE = (m t – m s )c 2 m t = m A + m B : tổng khối lượng của các hạt trước phản ứng. m s = m C + m D : 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. 2.3. 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: 50<A<160) Ví dụ: U23592 , Pu23994 , 2372519398,PuCf …. knZYXXn* Là phản ứng kết hợp hai hạt nhân rất nhẹ thành hạt nhân nặng hơn.