Loading...

Phản ứng hạt nhân. L12.C7.P3

Phản ứng hạt nhân

Kiến thức cơ bản

         Phản ứng hạt nhân là gì?

         Phản ứng hạt nhân tuân theo các định luật bảo toàn gì?

         Năng lượng tỏa ra trong phản ứng hạt nhân? Phản ứng tự nhiên và phản ứng nhân tạo?

         Hai loại phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng?

Phản ứng phân hạch, phản ứng nhiệt hạch?

Nội dung

* Phương trình phản ứng:

   Trong số các hạt này có thể là hạt sơ cấp như nuclôn, eletrôn, phôtôn …

   Trường hợp đặc biệt là sự phóng xạ: X1 ® X2 + X3

   X1 là hạt nhân mẹ, X2 là hạt nhân con, X3 là hạt a hoặc b

* Các định luật bảo toàn

   + Bảo toàn số nuclôn (số khối):        A1 + A2 = A3 + A4

   + Bảo toàn điện tích (nguyên tử số): Z1 + Z2 = Z3 + Z4

   + Bảo toàn động lượng:

   + Bảo toàn năng lượng toàn phần:

 Trong đó: Năng lượng phản ứng hạt nhân

                      là động năng chuyển động của hạt X

Lưu ý: – Không có định luật bảo toàn khối lượng.

            – Mối quan hệ giữa động lượng pX và động năng KX của hạt X là:

            – Khi tính vận tốc v hay động năng K thường áp dụng quy tắc hình bình hành

               Ví dụ:  biết  

                         

              Hay

              Hay

              Tương tự khi biết  hoặc  

              Trường hợp đặc biệt:  Þ

                                                Tương tự khi: :  hoặc :

                                                v = 0 (p = 0) Þ p1 = p2 Þ

                                                Tương tự v1 = 0 hoặc v2 = 0.

* Năng lượng phản ứng hạt nhân

            DE = (M0 – M)c2

   Trong đó: là tổng khối lượng các hạt nhân trước phản ứng.

                     là tổng khối lượng các hạt nhân sau phản ứng.

Lưu ý: – Nếu M0 > M thì phản ứng toả năng lượng DE dưới dạng động năng của các hạt X3, X4 hoặc phôtôn g.

               Các hạt sinh ra có độ hụt khối lớn hơn nên bền vững hơn.

            – Nếu M0 < M thì phản ứng thu năng lượng |DE| dưới dạng động năng của các hạt X1, X2 hoặc phôtôn g.

               Các hạt sinh ra có độ hụt khối nhỏ hơn nên kém bền vững.

* Trong phản ứng hạt nhân:

   Các hạt nhân X1, X2, X3, X4 có:

   Năng lượng liên kết riêng tương ứng là e1, e2, e3, e4.

   Năng lượng liên kết tương ứng là DE1, DE2, DE3, DE4

   Độ hụt khối tương ứng là Dm1, Dm2, Dm3, Dm4

   Năng lượng của phản ứng hạt nhân

            DE = A3e3 +A4e4 – A1e1 – A2e2

            DE = DE3 + DE4DE1DE2

            DE = (Dm3 + Dm4Dm1Dm2)c2

* Quy tắc dịch chuyển của sự phóng xạ

   + Phóng xạ a ():

     So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con lùi 2 ô trong bảng tuần hoàn và có số khối giảm 4 đơn vị.

   + Phóng xạ b ():

     So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con tiến 1 ô trong bảng tuần hoàn và có cùng số khối.

     Thực chất của phóng xạ b là một hạt nơtrôn biến thành một hạt prôtôn, một hạt electrôn và một hạt nơtrinô:

           

     Lưu ý: – Bản chất (thực chất) của tia phóng xạ b là hạt electrôn (e)

                 – Hạt nơtrinô (v) không mang điện, không khối lượng (hoặc rất nhỏ) chuyển động với vận tốc của ánh sáng và hầu như không tương tác với vật chất.

    + Phóng xạ b+ ():

     So với hạt nhân mẹ, hạt nhân con lùi 1 ô trong bảng tuần hoàn và có cùng số khối.

     Thực chất của phóng xạ b+ là một hạt prôtôn biến thành một hạt nơtrôn, một hạt pôzitrôn và một hạt nơtrinô:

             

     Lưu ý: Bản chất (thực chất) của tia phóng xạ b+ là hạt pôzitrôn (e+)

   + Phóng xạ g (hạt phôtôn)

      Hạt nhân con sinh ra ở trạng thái kích thích có mức năng lượng E1 chuyển xuống mức năng lượng E2 đồng thời phóng ra một phôtôn có năng lượng

           

     Lưu ý: Trong phóng xạ g không có sự biến đổi hạt nhân Þ phóng xạ g thường đi kèm theo phóng xạ ab.

Các hằng số và đơn vị thường sử dụng

* Số Avôgađrô: NA = 6,022.1023 mol-1

* Đơn vị năng lượng: 1eV = 1,6.10-19 J; 1MeV = 1,6.10-13 J

* Đơn vị khối lượng nguyên tử (đơn vị Cacbon): 1u = 1,66055.10-27kg = 931 MeV/c2

* Điện tích nguyên tố: |e| = 1,6.10-19 C

* Khối lượng prôtôn: mp = 1,0073u

* Khối lượng nơtrôn: mn = 1,0087u

* Khối lượng electrôn: me = 9,1.10-31kg = 0,00055.u

BÀI TẬP ỨNG DỤNG

Bài 1. Bắn hạt α có động năng 4 MeV vào hạt nhân  đứng yên thì thu được một hạt proton và một hạt nhân X.

a. Tìm hạt nhân X và tính xem phản ứng đó tỏa ra hay thu vào năng lượng bao nhiêu MeV?

b. Giả sử hai hạt sinh ra có cùng tốc độ, tính động năng và tốc độ của proton.

Cho biết: mα = 4,0015u; mX = 16,9947 u; mN = 13,9992 u; mp = 1,0073 u; 1u ~ 931,5 MeV/c2; c = 3.108 m/s.

BÀI GIẢI:

a.      Phương trình phản ứng:

Năng lượng của phản ứng:

Vậy phản ứng thu năng lượng 1,211 MeV.

b.      Theo định luật bảo toàn năng lượng ta có:

Động năng proton là: Kp =

                                               Đs. a.  = -1,211 MeV, b. vp = 5,47.106 m/s; Kp = 2,5.10-14 J

Bài 2. Hạt nhân α có động năng 5,3 MeV bắn phá hạt nhân  đứng yên và gây ra phản ứng

. Hai hạt sinh ra có phương vectơ vận tốc vuông góc với nhau. Cho biết tổng năng lượng nghỉ của các hạt trước phản ứng nhiều hơn tổng năng lượng nghỉ của các hạt sau phản ứng là 5,6791 MeV, khối lượng của các hạt: mα = 3,968 mn; mX = 11,8965 mn. Động năng của hạt X là bao nhiêu?

BÀI GIẢI:

Theo định luật bảo toàn động lượng ta có:
 ( vì  đứng yên)

Vì hai hạt sinh ra là n và X  có phương vectơ vận tốc vuông góc với nhau nên:

Mối liên hệ giữa động lượng và động năng: p2= 2mK

Từ đó ta có:

Theo định luật bảo toàn năng lượng ta có:

Từ (1) và (2) ta được: KX = 0,92 MeV; Kn = 10 MeV.

Đs. 0,92 MeV.

    Bài tập trắc nghiệm

  • (1)

    U235 hấp thụ nơtron nhiệt, phân hạch và sau một vài quá trình phản ứng dẫn đến kết quả tạo thành các hạt nhân bền theo phương trình sau:  trong đó x và y tương ứng là số hạt nơtron, electron và phản nơtrinô phát ra. x và y bằng:

    4; 5.

    3; 8.                                    

    5; 6.   

    6; 4.

  • (2)

    Cho phản ứng hạt nhân sau:  + X  n +. Biết mCl = 36,9569u; mn = 1,0087u; mX = 1,0073u; mAr = 38,6525u. Hỏi phản ứng toả hay thu bao nhiêu năng lượng biết 1u = 931,5 MeV/c2

    Toả 1,58MeV.          

    Thu 1,58.103MeV.            

    Toả 1,58J.     

    Thu 1,58eV.

  • (3)

    Biết mC = 11,9967u;  = 4,0015u. Biết 1u = 931 MeV/c2. Năng lượng cần thiết để tách hạt nhân  thành 3 hạt  là

    7,2618MeV.

    7,2618J.

    1,16189.10-13MeV.

    1,16189.10-19J.

  • (4)

    Biết năng lượng liên kết riêng của hạt nhân đơteri là 1,1MeV/nuclon và của Hêli là 7 MeV/nuclon. Khi hai hạt đơteri tổng hợp thành một hạt nhân hêli () năng lượng toả ra là:

    23,6MeV.                           

    30,2MeV.      

    25,8MeV.      

    19,2MeV.

  • (5)

    Cho phản ứng tổng hợp hạt nhân: . Biết độ hụt khối của hạt nhân D là  = 0,0024u và của hạt nhân X là  = 0,0083u. Phản ứng này thu hay toả bao nhiêu năng lượng ? Cho 1u = 931MeV/c2

    thu năng lượng là 4,24MeV.

    toả năng lượng là 4,24MeV.

    thu năng lượng là 3,26MeV.

    toả năng lượng là 3,26MeV.

  • (6)

    Độ hụt khối khi tạo thành các hạt nhân  lần lượt là  Hãy cho biết phản ứng :  toả hay thu bao nhiêu năng lượng? Chọn kết quả đúng trong các kết quả sau:

    Thu năng lượng 18,06 eV

    Thu năng lượng 18,06 MeV.

    Toả năng lượng 18,06 eV.  

    Toả năng lượng 18,06 MeV.

  • (7)

    Cho phản ứng hạt nhân sau: p +  X + + 17,3MeV. Năng lượng toả ra khi tổng hợp được 1 gam khí Hêli là.

    13,02.1023MeV.                

    13,02.1020MeV.

    13,02.1026MeV.

    13,02.1019MeV.

  • (8)

    Cho phản ứng hạt nhân sau:. Năng lượng toả ra từ phản ứng trên khi tổng hợp được 89,5cm3 khí heli ở điều kiện tiêu chuẩn là

    1,88.105 MeV.

    187,95 MeV.

    5,061.1024 MeV.

    5,05.1021 MeV.

  • (9)

    Hạt prôtôn có động năng KP = 2MeV bắn phá vào hạt nhân  đứng yên, sinh ra hai hạt nhân X có cùng động năng, theo phản ứng hạt nhân sau: p +  X + X. Cho biết mP = 1,0073u; mLi = 7,0144u; mX = 4,0015u. 1u = 931MeV/c2. Theo phản ứng trên: để tạo thành 1,5g chất X thì phản ứng toả ra bao nhiêu năng lượng?

    19,65.1023MeV.                

    104,8.1023MeV.

    17,41MeV.   

    39,30.1023MeV.       

  • (10)

    Xét phản ứng hạt nhân: X   Y +. Hạt nhân mẹ đứng yên. Gọi KY, mY ,  lần lượt là động năng, khối lượng của hạt nhân con Y và. Tỉ số  bằng

    .

    .

    .

    .

Loading...

Để lại một bình luận

Hãy trở thành người đầu tiên bình luận!

avatar
wpDiscuz
Bài liên quan
Sách và tư liệu
Tám Lời Khuyên Để Giúp Các Bạn Đọc Sách Này Được Nhiều Lợi Ích Nhất
No img
Tám Lời Khuyên Để Giúp Các Bạn Đọc Sách Này Được Nhiều Lợi Ích NhấtMuốn Đọc cuốn sách này được ...
C2-Fundamentals of physics – Halliday and Resnick (9th edition)
C2-Fundamentals of physics – Halliday and Resnick (9th edition)
C2-Fundamentals of physics - Halliday and Resnick (9th edition)
Nhật Ký Ngốc Xít – Tập 3
Nhật Ký Ngốc Xít – Tập 3
Hài hước chưa từng thấy. Giàu tưởng tượng đến kỳ quặc Cuộc sống của Jamie không thể rắc rối hơn được ...
Vật lý 12_Lượng tử_Nd 2_Tia X
Vật lý 12_Lượng tử_Nd 2_Tia X
Kiến thức cần nhớ- Cho hiệu điện thế UAK (chú ý trường hợp đối với dòng điện xoay chiều), tính ...
Nghìn lẻ một đêm – Chương 3: Nhà vua Hi Lạp và thầy thuốc
No img
Đang trong khi lúng túng thì Douban, một thấy thuốc danh tiếng tới triều đình. ...