Презентация - "Урок по физике "Ядерные реакции. Энергитический выход" (9 класс)"

Ядерные реакции.
Энергетический выход ядерных реакций.
Ядерная физика - 11

Цели урока.
Изучить преобразования ядер химических элементов.
Познакомится с методом расчета энергетического выхода ядерных реакций.

Вопросы:
Из каких элементарных частиц состоят ядра атомов всех химических элементов?
Какое строение имеют ядра атомов гелия, олова, урана?
Перечислите свойства ядерных сил?
Что такое дефект массы? Объясните причину его возникновения?
Что такое энергия связи ядра и как она определяется?
Что называют удельной энергией связи?
Как зависит прочность ядер атомов от их энергии связи?
Соблюдается ли закон сохранения массы покоя в ядерных процессах?

Ядерные реакции.
Ядерными реакциями
называют изменения атомным ядер при взаимодействии их с элементарными частицами или друг с другом.

Вспомним!
Примеры
ядерных реакций.

Первая осуществленная человеком ядерная реакция
1932 г.
3Li7 + 1H1 → 2He4 +2He4

7N14 + 2He4 → 8O17 + 1H1
Открытие протона и нейтрона
1932 г.
4Be9 + 2He4 → 6C12 + 0n1

Использование нейтронов для расщепления ядра атома.
Энрико Ферми
13Al27 + 0n1 → 11Na24 + 2He4
5B10 + 0n1 → 3Li7 + 2He4
Наиболее эффективными являются реакции на медленных нейтронах.

Использование ускоренных частиц для осуществления ядерных реакций.
7N14 + 1H1 → 2 2He4
4Be9 + 1H2 → 5B10 + 0n1
5B10 + 1H2 → 3 2He4
Бомбардировка ядер атомов быстрыми частицами.

Открытие явления искусственной радиоактивности:
13Al27 +2He4 → 15P30 + 0n1
Открытие позитрона.
15P30 → 14Si30 + +1e0

Свойства позитрона.
+1e0 – позитрон.
Это тот же электрон, только с положительным зарядом.

Энергетический выход ядерной реакции.
Энергетическим выходом ядерной реакции
называют разность энергии покоя частиц до реакции и после реакции.
ΔΕ = Ε1 – Ε2 = (m1 – m2) c2
m1 – масса частиц до реакции;
m2 – масса частиц после реакции.

Способы определения энергетического выхода ядерной реакции.
По дефекту массы ядерной реакции;
По разности суммарной энергии связи образующихся и исходных ядер.

Поглощается или выделяется энергия.
Реакция идет с поглощением энергии, если:
ΔΕ = Ε1 – Ε2 < 0,
Т.е. Ε1 < Ε2 и m1 < m2

Реакция идет с выделением энергии, если:
ΔΕ = Ε1 – Ε2 > 0
Т.е. Ε1 > Ε2 и m1 > m2

Способы определения
энергитического выхода
ядерных реакций.

1 способ (алгоритм)
Определить массу ядер и частиц m1 до реакции;
Определить массу ядер и частиц m2 после реакции;
Определить изменение массы
Δm = m1 – m2;
4) Рассчитать изменение энергии
ΔΕ = Δmс2

1 способ (пример)
7N14 + 2He4 → 8O17 + 1H1
До реакции:
7N14 - 14,00307 а.е.м.
2He4- 4,00260 а.е.м.
После реакции:
8O17- 16,99913 а.е.м.
1H1- 1,00783 а.е.м.
Δm = m1 – m2 = - 0,00129 а.е.м.;
Энергия поглощается т.к. Δm < 0
ΔΕ = Δmс2 = - 0,00129 * 931 МэВ = - 1,2 МэВ;

2 способ
7N14 + 2He4 → 8O17 + 1H1
Дано:Решение:
Е7N14 = 104,653 МэВΔΕ = Ε1 – Ε2 =
Е2He4= 28,2937 МэВ= (Е7N14 + Е2He4) - Е8O17
Е8O17= 131,754 МэВΔΕ =(104,653+28,2937) -
Е1H1 ≈ 0- 131,745 = - 1,2 МэВ;

ΔΕ = ?

Ответ: ΔΕ =- 1,2 МэВ

В стандартном виде
7N14 + 2He4 → 8O17 + 1H1
Дано:Решение:
m 7N14 = 14,00307 а.е.м.ΔΕ = Ε1 – Ε2 = Δmс2 =
m 2He4 = 4,00260 а.е.м.= [ (m 7N14 + m 2He4 ) –
m 8O17 = 16,99913 а.е.м.(m 8O17 + m1H1 )]* с2;
m1H1 =1,00783 а.е.м.ΔΕ =- 0,00129 * 931 МэВ =- 1,2 МэВ;
ΔΕ = ?

Ответ: ΔΕ =- 1,2 МэВ

Классификация
ядерных реакций.
1) По виду взаимодействия:
а) под действием заряженных частиц;
б) под действием нейтронов
2) По энергетическому выходу:
а) с выделением энергии
б) с поглощением энергии
3) По виду реакции с огромным выделением энергии:
а) реакция деления тяжелых ядер;
б) синтез легких ядер (термоядерные реакции)

Домашнее задание.
§ 107,
? Стр. 292