Энергия связи. Дефект масс. Деление ядер урана. Цепная реакция презентация

Энергия связи. Дефект масс. Деление ядер урана. Цепная реакция. План урока: Ответьте на вопросы теста «ЯДРО» Изучите новый материал (слайды 2-11). Изучите материал учебника (§ 57-58). Проверьте себя, ответив на вопросы (слайды 12-15). Посмотрите видеоролик «Энергия связи», в котором рассматривается решение задачи со слайда 17. Решите задачи слайдов 19-20 (присылать не нужно)

ЯДЕРНЫЕ СИЛЫ. Сильные взаимодействия – взаимодействия ядерных частиц; Ядерные силы в 100 раз превосходят кулоновские силы и в 1036 раз превышают гравитационные силы; Ядерные силы, в отличие от других сил, существенно убывают с увеличением расстояния между частицами; Ядерные силы – «богатырь с короткими руками»

Формула Эйнштейна Нахождение энергии связи основано на законе о взаимосвязи массы и энергии, открытом Альбертом Эйнштейном в 1905 году. E=m∙c2

ЭНЕРГИЯ СВЯЗИ АТОМНЫХ ЯДЕР. Энергия связи – энергия, которая необходима для полного расщепления ядра на отдельные частицы (или выделяющаяся при образовании атома из отдельных частиц). Масса покоя ядра всегда меньше суммы масс покоя слагающих его протонов и нейтронов: Мя< z∙mp+n∙mn; Дефект масс: ∆m=z∙mp+n∙mn- Мя Дефект масс вычисляется в а.е.м. (атомных единицах массы) Для вычисления энергии связи используется формула Эйнштейна: Е =∆m∙c2 перед применением формулы Эйнштейна массу переводят из а.е.м. в кг: 1 а.е.м. = 1,66∙10-27 кг. Энергия связи: Есв= ∆m∙с2= (z∙mp+n∙mn- Мя)∙с2 Скорость света в вакууме: с=3∙108 м/с.

О энергии связи: Энергия, выделяющаяся при образовании 4 г. гелия эквивалентна энергии сгорания 1,5 – 2 вагонов каменного угля; Удельная энергия связи – энергия, приходящаяся на 1 нуклон ядра; Удельная энергия связи зависит от массового числа атома.

ДЕЛЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ ЯДЕР. В 1939 году немецкими учеными О. Ганом и Ф. Штрассманом было открыто деление ядер урана. Деление ядра возможно благодаря тому, что масса покоя тяжелого ядра больше суммы масс покоя осколков, возникающих при делении.

Деление ядер урана

Механизм деления ядра

Процесс деления ядра

Цепная реакция деления ядер урана - 235

Критическая масса Критическая масса – наименьшая масса урана, при которой возможно протекание цепной реакции. Критическая масса куска урана равна ≈ 50 кг (шарик радиуса около 9 см). Критическую массу можно уменьшить до 800 г: - применяя замедлитель; - применяя отражающую оболочку; - уменьшая количество примесей.

Проверьте себя: Какие виды сил существуют в природе? Перечислите их в порядке возрастания. Каковы особенности сил, действующих между нуклонами в ядре? Как они зависят от расстояния между нуклонами? Что называется энергией связи ядра? Как определяется дефект масс? Как вычислить энергию связи нуклонов в ядре?

Проверьте себя Когда и кем было открыто деление ядер урана? Почему деление ядра может начинаться только тогда, когда ядро деформируется под действием поглощенного им нейтрона? Что образуется в результате деления ядра? В какую энергию переходит часть внутренней энергии ядра при его делении? В какой вид энергии преобразуется кинетическая энергия ядра осколков ядра урана при их торможении в окружающей среде?

Проверьте себя 11. Расскажите о механизме протекания цепной реакции:

Проверьте себя Что называется критической массой урана? Возможно ли протекание цепной реакции, если масса урана меньше критической? Почему? Как идет цепная реакция в уране, если масса больше критической? За счет каких факторов можно увеличить число свободных нейтронов в куске урана, обеспечив протекание цепной реакции?

Решение задач

Задача 3 Определите энергию связи изотопа лития 7Li3, если масса ядра лития равна Мя=7,01823 а.е.м. mр=1, 007 а.е.м.=1,6726231 10-27 кг mn=1,008 а.е.м. = 1,6749286 10-27 кг; _________________________________ Следует учесть: 1 а.е.м.= 1,66 10-27 кг;

Задача 3 Определите энергию связи изотопа лития 7Li3, если масса ядра лития равна Мя= 7,01823 а.е.м. mр=1, 007 а.е.м.; mn=1,008 а.е.м. В ядре изотопа лития 3 протона и 7-3=4 нейтрона Вычислим Дефект масс: ∆m=z∙mp+n∙mn- Мя ∆m=3∙1,007+4∙1,008-7,01823=0,03477 а.е.м Переведем массу в кг: ∆m=0,03477∙1,66∙10-27=0,0588182 ∙10-27≈0,0588∙10-27 кг Воспользуемся формулой Эйнштейна: Есв= ∆m∙с2 Есв=0,0588∙10-27кг∙(3∙108м/с)2=0,5292∙ 10-11 Дж Ответ: Есв=5,3∙ пДж

Задача 4 Определите удельную энергию связи в ядре атома ртути 200Hg80, если масса ядра равна 200,028 а.е.м. mр=1, 007 а.е.м.=1,6726231 10-27 кг mn=1,008 а.е.м. = 1,6749286 10-27 кг; _________________________________ Следует учесть: 1 а.е.м.= 1,66 10-27 кг;

Определите энергию связи в ядре