Физика атомного ядра

1. Физика атомного ядра

2. Обозначение ядер химического элемента.

А
z
Х
A Z N
Х – символ химического элемента в таблице
Д.И.Менделеева.
А – массовое число (равно относительной атомной
массе элемента в таблице Д.И.Менделеева).
Z – число протонов (равно порядковому номеру
элемента в таблице Д.И.Менделеева).
N – число нейтронов.
ПРИМЕР:
73
32
Ge
Ядро германия, в состав которого входят
32 протона и 41 нейтронов (73-32).
2

3. Изотопы.

Изос (греч.) – одинаковый;
Топос (греч.) – место.
В 1911г. Ф. Садди предположил, что ядра с одинаковым
числом протонов, но различным числом нейтронов,
являются ядрами одного и того же химического
элемента. Такие ядра он назвал ИЗОТОПАМИ.
А
z
Х
A Z N
Не изменяется
для данного
химического
элемента.
Может быть
разным
3

4. Изотопы водорода.

1.
2.
3.
Легкий водород 1 Н (в ядре 1 протон). При
соединении с кислородом образуют обыкновенную
воду, которая при нормальном атмосферном
давлении кипит при 1000С и замерзает при 00С.
Тяжелый водород 12 Н(в ядре 1 протон и 1
нейтрон). При соединении с кислородом образуют
тяжелую воду, которая при нормальном
атмосферном давлении кипит при 101,20С и
замерзает при 3,80С.
3
Сверхтяжелый водород 1 Н (в ядре 1 протон и 2
нейтрона). Радиоактивен, излучает
быстродвижущиеся - частицы. Период
полураспада 12 лет.
1
4

5. Состав ядра

6.

7. Энергия связи ядра

Eсв
2
= ∆Мc
(масса в кг, энргия в Дж)
Eсв = 931,5∆М
(масса в а.е.м., энергия в МэВ)
1а.е.м. = 1,66∙10-27 кг

8.

Удельная энергия связиэнергия приходящаяся на 1 нуклон.
Есв
Е уд
А

9. Радиоактивность- явление самопроизвольного распада ядер тяжелых элементов сопровождаемых α -, β - и γ – излучением

α - лучи – поток ядер гелия
β - лучи – поток быстрых
электронов
γ - лучи – поток фотонов,
высокочастотное
электромагнитное излучение

10.

Альфа-распад ― самопроизвольное
превращение радиоактивного ядра в новое
ядро, сопровождающееся излучением αчастцы.
Альфа-частицы ― ядра атома гелия.

11.

12.

Бета-распад ― превращение
радиоактивного ядра в новое ядро,
сопровождающееся испусканием
электрона (или антиэлектрона).

13.

14.

Гамма-излучение ―
электромагнитное излучение
(поток фотонов), возникающее при
переходе ядра из возбуждённого
состояния в менее
возбуждённое.

15. Закон сохранения массового и зарядового числа

226
88
Ra Rn He
222
86
4
2
Сумма зарядов (массовых чисел) продуктов
распада равна заряду (массовому числу)
исходного ядра.
88 = 86 + 2
226 = 222 + 4

16.

Период полураспада Т
- это время, в течение которого распадается половина
наличного числа радиоактивных ядер

17. Экспонента

18.

Время в периодах
полураспада
t0 = 0
t1 = 1.T
t2 = 2.T
t3 = 3.T
tn = n.T
Число радиоактивных
атомов
N0
N0
N1
2
N0 N0
N2
2
2 2 2
N0
N0
N3 2 3
2 2 2
N0 N0
N n t
2
2T

19.

Закон радиоактивного распада
N0 N0
N n t
2
2T
Закон справедлив для большого
числа ядер
N число нераспавшихся радиоактивных ядер
N0 начальное число радиоактивных ядер
t время, прошедшее с момента начала наблюдений
Т период полураспада

20. Энергетический выход ядерных реакций Е= ΔМ·c² - разность энергий покоя ядер и частиц до реакции и после реакции

Энергетический выход
ядерных реакций Е= ΔМ·c² разность энергий покоя ядер и частиц
до реакции и после реакции
Пример:
Δm= (m
2
H
1
3
+ m1 H) – (m42 He +m10 n)
Если Е < 0, то энергия выделяется
(экзотермическая);
Если Е > 0, то энергия поглощается
(эндотермическая).
20

21. Цепная ядерная реакция –деление тяжелых ядер под действием вновь рожденных нейтронов.

22. Условия протекания цепной ядерной реакции.

Коэффициент размножения нейтронов k ≥ 1
(отношение числа нейтронов последующего
поколения к числу нейтронов в
предшествующем поколении)
Масса делящегося вещества должна быть равна
критической массе

23.

Термоядерная реакция -
реакция слияния легких ядер при очень
высокой температуре,
сопровождающаяся выделением энергии
Энергетически очень выгодна!!!
1. Самоподдерживающиеся –
в недрах Солнца и других звезд.
2. Неуправляемая – водородная бомба!!!
3. Ведутся работы по осуществлению
управляемой термоядерной реакции.
23