第四节 核反应 核能、重核裂变
核反应核能与裂变
氘核的质量:mD=2.014102u 氚核的质量:mT=3.016050u 氦核的质量:mα=4.002603u 中子的质量:mn=1.008665u
m mD mT (m mn ) 0.018884u
E 17.59MeV 2 H + 3 H 4 He + 1 1 2
关于核反应堆,下列说法正确的是( ) A.铀棒是核燃料,裂变时释放核能 B.镉棒的作用是控制反应堆的功率 C.石墨的作用是吸收中子 D.冷却剂的作用是控制反应堆的温度和输出 热能
【标准解答】选A、B、D.铀棒是核燃料,裂变时可放 出能量,故A正确;镉棒吸收中子的能力很强,作用是 调节中子数目以控制反应速度,即控制反应堆功率, 故B正确;慢中子最容易引发核裂变,所以在快中子碰 到铀棒前要进行减速,石墨的作用是使中子减速,故 C 错误;水或液态金属钠等流体在反应堆内外循环流动, 把反应堆内的热量传输出去,用于发电,同时也使反 应堆冷却,控制温度,故D正确.
E mc 0.01884 931.5MeV
2
1
0n+17.6
MeV
平均每个核子放出的能量在3MeV以上, 比裂变反应中平均每个核子放出的能量 大3~4倍
3.聚变发生的条件: 要使轻核聚变,必须使轻核接近核力 发生作用的距离10-15m,这要克服电荷 间强大的斥力作用,要求使轻核具有足 够大的动能。要使原子核具有足够大的 动能,就要给它们加热,使物质达到几 百万开尔文的高温 聚变反应又叫热核反应
高三物理核反应和核能
核反应核能质能方程
一、知识点梳理
1、核反应
在核物理学中,原子核在其它粒子的轰击下产生新原子核的过程,称为核反应.典型的原子核人工转变:
14 7N+4
2
He 17
8
O+1
1
H 质子1
1
H的发现方程卢瑟福
9 4Be+4
2
He 12
6
C+1
n 中子1
n的发现方程查德威克
2、核能
(1)核反应中放出的能量称为核能
(2)质量亏损:原子核的质量小于组成它的核子质量之和.质量亏损.(3)质能方程:质能关系为E=mc2
原子核的结合能ΔE=Δmc 2
3、裂变
把重核分裂成质量较小的核,释放出的核能的反应,叫裂变
典型的裂变反应是:
235 92U+1
n90
38
Sr+136
54
Xe+101
n
4.轻核的聚变
把轻核结合成质量较大的核,释放出的核能的反应叫轻核的聚变.聚变反应释放能量较
多,典型的轻核聚变为:
2
1
H+31H42He+10n
5.链式反应
一个重核吸收一个中子后发生裂变时,分裂成两个中等质量核,同时释放若干个中
子,如果这些中子再引起其它重核的裂变,就可以使这种裂变反应不断的进行下去,
这种反应叫重核裂变的链式反应
二、典型例题
例1.雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子(v。)而获得了2002年度诺贝尔物理学奖.他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615t四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶.电子中微子可以将一个氯核转变为一个氢核,其核反应方程式为
νe+3717Cl→3718Ar十 0-1e
已知3717Cl核的质量为36.95658 u,3718Ar核的质量为36.95691 u, 0-1e的质量为0.00055 u,1 u 质量对应的能量为931.5MeV.根据以上数据,可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量
核裂变与核聚变-高二物理课件(人教版2019选择性必修第三册)
普通炸药
爆炸
U235
裂变
氘、氚
聚变
H+ H
He+ n+17.6Mev
3
1
4
2
1
0
五、核聚变
4、可控核聚变的方案
⑴磁约束
带电粒子运动时在均匀磁场中受洛伦兹力的作用而不飞散,因此有可能
利用磁场来约束参加反应的物质。
托卡马克装置
中国科学院的环流器装置
五、核聚变
⑵惯性约束
由于聚变反应的时间非常短,聚变物质因自身的惯性还来不及扩散就完成了核
第一道屏障——耐高温腐蚀的陶瓷体燃料芯块
可以把98%以上的裂变产物滞留在芯块内。
第二道屏障——燃料元件包壳
由优质的锆合金制成,具有良好的密封性。
第三道屏障——压力壳
将燃料棒和一回路的水完全罩住,防止燃料元件包壳少量射线泄漏。
第四道屏障——安全壳
由1m多厚的钢筋混凝土制成,整个核反应堆都装在安全壳中。
弗里施
一、核裂变的发现
核裂变:重核受粒子轰击,分裂成质量较小的核,释放核能的反应。
⑴铀核裂变的一种典型情形
氪89
中子轰
击铀235
中间产
物铀236
最典型的一种核反应方程式
235
92
3个中子
钡144
U n Ba Kr 3 n
5-4核裂变与核聚变(教学课件)——高中物理人教版(2019)选择性必修第三册
(3)核能的释放:由于重核的核子平均质量大于中等质量原子核 的核子平均质量,因此,铀核裂变为中等质量的原子核时,会发生质 量亏损,释放核能。
2、核反应类型:重核的裂变只发生在人为控制的核反应中,自然 界不会自发的产生。
3、一种典型的铀核裂变
U 235 92
+
1 0
n
144 56
Ba
+
89 36
Kr
+
3
1 0
n
铀核裂变的产物是多样的,大多是二分裂
二分裂
U 235
92
1 0
n
144 56
Ba+8396Kr
3
1 0
n
U 235
92
1 0
n
139 54
每升水中就含有 0.03 g 氘,地球上有 138.6 亿亿立方米的水,大约 有 40 万亿吨氘。氚可以利用锂来制取,地球上锂储量有2000 亿吨 (3)轻核聚变更为安全、清洁。
高温不能维持反应就能自动终止,聚变产生的氦是没有放射性的。废 物主要是泄露的氘,高速中子,质子与其他物质反应生成的发射性物质, 比裂变反应堆生成的废物数量少,容易处理
5-4 核裂变与核聚变(课件)—高中物理人教版(2019)选择性必修第三册
则
2 1
H
和
3 1
H
的比结合能之和小于42
He
的比结合能,D错误。
故选C。答案:C
课堂训练
2.能源是社会发展的基础,发展核能是解决能源问题的途径之一,
下列释放核能的反应方程,表述正确的有( )
A.
3 1
H
+
2 1
H
4 2
He
1 0
n
是人工核反应
B. 235 92
U+
1 0
n
144 56
Ba
89 36
新知探究
知识点 2 反应堆与核电站
1.核反应堆:通过可控制的链式反应实现核能释放的装置称为核反应
堆.
控制棒——镉棒
燃料棒—铀棒 减速剂
新知探究
知识点 2 反应堆与核电站
2.反应堆工作原理 (1)热源:在核电站中,核反应堆是热源,铀棒是燃料,由天然铀或浓 缩铀(铀235的含量占2%~4%)制成,石墨(重水)为慢化剂,使反应生 成的快中子变为慢中子,便于铀235的吸收,发生裂变,慢化剂附在 铀棒周围.
新知探究
知识点 3 核聚变
4.优点 核聚变产能效率高,燃料的储量丰富,更为安全、清洁。 5.实现困难 核聚变需要的温度太高,地球上没有任何容器能够经受如此高的温度。 为了解决这个难题,科学家设想了两种方案,即磁约束和惯性约束
课件2:5.4核裂变与核聚变
C.该核反应所释放的核能为 E m1 m2 m3 m4 c2
D.12
H
和
3 1
H
的结合能之和大于的结合能
解析:A.根据质量数和电荷数守恒可知,X是中子,A错误;
B.大亚湾核电站是利用重核裂变来发电,B错误;
C.根据质能方程,该核反应所释放的核能为 E m1 m2 m3 m4 c2
C正确;
课堂达标
1.我国新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”(又被称为“人造太阳”)
将在2020年投入运行,其所发生的可控核聚变方程是
2 1
H
wenku.baidu.com
13
H 24
He X
.已知
2 1
H
、13 H、42 He和X的质量分别为m1、m2、m3和m4,真空中的光速为c,下列说法正
确的是( )
A.X是质子
B.大亚湾核电站利用核聚变发电
239
94 Pu
等少数重核元素才能发生裂变反应,铀核
裂变时可能分裂为两部分、三部分或四部分,但产生两部分的概率最大,A、
D错误,C正确;铀核裂变为中等质量的原子核时一定释放能量,B正确。
课堂探究 二 反应堆与核电站
秦山核电站是我国自行设计、建造 和运营管理的第一座30万千瓦压水 堆核电站,地处浙江省海盐县。 秦山核电站工程建设自1985年3月 开工,1991年12月并网发电。 秦山核电站的建成发电,使我国成为 世界上第7个能够自行设计、建造 核电站的国家。
高中物理选修三5.4核裂变和核聚变教案1
第4节 核裂变和核聚变
一、教学目标
1、知道重核裂变、核聚变的概念。
2、知道什么是链式反应。
3、了解聚变反应的特点及其条件,了解可控热核反应及其研究和发展.
4、会计算核反应中释放的能量。
二、教学重难点
1、核反应方程式的书写
2、释放核能的计算。
三、教学过程
(一)重核裂变
1、重核分裂成质量较小的核,释放出核能的反应,称为裂变。
2、核裂变是释放核能的方法之一。
3、铀核的裂变
(1)铀核的裂变的一种典型反应。
最典型的一种核反应方程式是
235
1141
921920563603U n Ba Kr n +→++
(2)释放的核能的计算
Δm=(235.043u+1.0087u)(1409139u+91.8973u+3.0261u)=0.2153u
ΔE=0.2153u ×931.5Mev=200.55Mev
(3)铀核裂变的产物不同,释放的能量也不同。
(二)链式反应
1、这种由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程,叫做核裂变的链式反应。(见示意图523)
2、临界体积(临界质量):通常把裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积,相应的质量叫做临界质量。
(三)轻核聚变
1、轻核聚变成较重核,引起结合能变化的方式获得核能,这样的核反应称为核聚变。
2、氢核聚变:21H+31H→42He+10n
3、能量计算:ΔE=Δmc2=17.6 MeV,平均每个核子释放能量3 MeV以上,约为裂变反应释放能量的3~4倍。
4、氚的获得:
(四)可控热核聚变
1、(1)聚变与裂变相比,轻核聚变产能效率高。
(2)聚变与裂变相比,地球上聚变燃料的储量丰富。
第四节 核能(共47张PPT)
1945年,盟军收复比利时之后,发现三流荷兰画家H.
同位素发现的意义是什么?你知道同位素有哪些用途?
广东省深圳市龙岗区 大鹏镇大坑村
岭澳I期核电站
广东省深圳市龙岗区 大鹏镇岭澳村
秦山I期核电站
浙江省嘉兴市海盐县 秦山镇
秦山II期核电站
浙江省嘉兴市海盐县 武原镇杨柳山
秦山III期核电站
CANDU型重水压水堆
• 为了证实这个问题,组成了一个由著名化学家、物理学 家和艺术史家参加的国际项目小组,利用化学分析、X 光探测技术等多种方法研究画面及其颜料成分,最后宣 布,该画确是赝品。但是仍有许多人拒绝相信此结论。
伪画鉴定
• 1967年美国 Carnegie Mellon 大学的科学家 们进行了这项研究。他们利用测量作画用 颜料中铅210与镭226放射性衰变率的大小及 其接近程度判断油画的年代。
托卡马克装置
• 托卡马克(Tokamak)是一种利用磁约束来实现受控核 聚变的环性容器。它的名字 Tokamak 来源于环形 (toroidal)、真空室(kamera)、磁(magnit)、线圈 (kotushka)。最初是由位于苏联莫斯科的库尔恰托夫 研究所的阿齐莫维齐等人在20世纪50年代发明的。
– 铅210的半衰期为22年 – 镭226的半衰期为1620年 – 镭226→铅210 铅210→钋210
• 通过鉴定确认,只有《织花边的女人》和 《微笑的少女》两幅是真迹。
高三物理 第四节 核反应 核能 第五节 裂变 知识精讲 人教版
高三物理第四节核反响核能第五节裂变知识精讲人教版
一. 本周教学内容:
第四节核反响核能
第五节裂变
二. 知识要点:
1. 知道什么是核反响,知道原子核的人工转变是核反响的一种形式,能够正确地写出核反响方程。
2. 理解质量亏损的概念,并能作有关计算。知道爱因斯坦质能方程的物理意义。能根据质能方程计算核反响中释放的核能。
3. 知道重核裂变和链式反响,会计算裂变过程中释放的能量。
4. 知道什么是核反响堆,了解慢中子反响堆的工作原理。
5. 知道我国使用的浙江秦山核电站和广东大亚湾核电站的工作原理,都是利用重核的链式反响放出核能。原子弹的原理也是利用重核的链式反响放出核能。
三. 疑难辨析:
1. 在核物理学中,原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程,称为核反响。原子核的人工转变就是一种核反响和衰变过程一样,在核反响中,质量数和电荷数都守恒。
2. 所谓质量亏损,是指反响物在核反响之前的总质量与核反响之后的总质量的差值。例如核子在结合成原子核时必出现质量亏损。爱因斯坦的质能方程E=mc2指出了物体的能量E 与质量m之间的密切联系,当物体的质量增加或减少Δm时,它的能量也会相应增加或减少ΔE,ΔE和Δm的关系是ΔE=Δmc2。
应当注意:①所谓质量亏损,并不是质量消失;减少的质量在核子结合成核的过程中以能量的形式辐射出去了;反过来,把原子核分裂成核子,总质量要增加,总能量也要增加,增加的能量要由外部供给;②在由方程ΔE=Δmc2算对应的能量时要注意;当Δm的单位是kg,c的单位是m/s时,求出ΔE的单位是J;当Δm的单位是u时,可根据1u相当于931.5MeV的能量关系计算结果〔课后请证明,1原子质量单位u相当于931.5MeV的能量〕;
【高中物理】高中物理知识点:重核裂变
核反应堆是一种实现可控链式反应的装置,它可以使堆内的链式反应以一定的强度进行下去,从而稳定地释放核能。根据反应堆的工作原理,主要可分为两类:慢中子反应堆,它是目前广泛应用的实用核反应堆;快中子增殖反应堆,它属于目前正在研究和实验的核反应堆。
判断核反应类型的方法:
人工转变方程与聚变方程特征相似,仅从方程式上不易区分,要熟记几个典型的人工转变方程及聚变方程。
(4)放射性元素的原子核放出一个α粒子或β粒子而转变成新核的过程称为衰变。
衰变方程的重要特征是“一”前只有一个原子核, “→”后有一个α粒子或β粒子与一个新核。
裂变反应堆:
(1)裂变反应堆的组成部分、材料及作用
核反应方程的常见类型有:衰变、人工转变、裂变和聚变。判断某核反应方程是哪种类型的核反应时,应紧抓该类型核反应的定义,从方程式的特征上区分。
(1)重核俘获一个中子后分裂为n个中等质量核的反应过程,称为裂变。裂变方程的重要特征是“→”前有一个中子和一个重核,“→”后有两个或两个以上的中等质量的核。
(2)把轻核结合成质量较大的核,释放出核能的反应,称为聚变,又称热核反应。
【高中物理】高中物理知识点:重核裂变
重核裂变:
1、裂变:把重核分裂成质量较小的核,释放出核能的反应。
2、铀核的裂变:
。Байду номын сангаас
核裂变与核聚变-2023-2024学年高二物理集体备课课件(人教版2019选择性必修第三册)
建造核电站时需要特别注意防止放射线和放射性物 质的泄漏,以避免射线对人体的伤害和放射性物质对水源、 空气和工作场所造成放射性污染。
为此,在反应堆的外面需要修建很厚的水泥层,用 来屏蔽裂变产物放出的各种射线。核反应堆中的核废料具 有很强的放射性,需要装入特制的容器,深埋地下。
2.关于核反应的相关知识,下列说法错误的是( D )A.过量放射
性辐射对人体组织有破坏作用,所以辐射强度应严格控制在安全剂量
内B.核电站反应堆中需要用镉棒控制链式反应的速度C.核反应堆中
存在核反应方程为
的核反应D.核裂变反应中,反
应物的结合能之和大于生成物的结92合235 U能10 n之和15464 Ba
§4 核裂变与核聚变
第五章 原子核
目录
CONTENTS
01 核裂变的发现 02 反应堆与核电站 03 核聚变
思考与讨论:
较重的核分裂成中等大小的核,较小的核合并成中等大小的核的过 程中,都有可能释放出能量。核电站以及原子弹、氢弹等核武器,利用 的就是这些核能。在这些装置中,核能是怎样被转化和使用的呢?
【答案】D【详解】A.该聚变反应的过程中向外释放能量,因而有质量亏损,反应 后氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量和,故A错误;B.尽管存在质量亏 损∆m,但核反应中的“质量亏损”并不是质量消失,所以“物质不灭”的说法仍是正确 的,故B错误;C.由于能量守恒,则释放的能量会以γ光子的形式向外释放,故C 错误;D.根据质能方程可知,核反应释放的能量为(m1+m2+m3)c2,故D正确。故选 D。
高中物理公开课优质课件精选——原子核裂变与聚变
二、核电站
2.工作流程
二、核电站
3.核污染的防止与处理 (1)反应堆用水泥防护层包起来。 (2)核废料装入特制容器,深埋于海底。
三、核聚变
1.核聚变: 两个质量较轻的核结合成一个质 量较大一点的核,叫做核聚变。
2.聚变方程:
2 1
H
13H
24He
01n
__(17.6MeV
)
平均每个核子释放的能量比核裂变大3~4倍。
E 17.59MeV
平均每个核子放出的能量在3MeV以上,比裂变反应中平均每个 核子放出的能量大3~4倍。
三、核聚变
3.发生条件: 两个原子核的距离接近10-15m.
4.方法: 使聚变物质达到百万开氏度高温, 克服库仑斥力,故称“热核反应”。
(激光引爆、裂变引爆)
5.核聚变的优越性: (1)放出的能量大。 (2)核Baidu Nhomakorabea料易处理。 (3)核燃料储量丰富(海水)。
三、核聚变
氢弹是利用核聚变制造的大规模杀伤性核武器。
1967年6月17日,中国第一颗氢弹爆炸成功。
92
+01
n
141 56
Ba
+ 92 36
Kr
+
301 n
mU = 390.3139 10-27 kg; mn = 1.6749 ×10-27 kg
高二物理核反应和核能
Al+ He→
4 2
30 15
P+ n;
1 0
30 15
P→ 14Si+ 1e.
30
0
(3)核裂变和核聚变 ①重核裂变 重核裂变:是重核分裂成中等质量的核的反应过程. 如:235 92U+10n→13654Xe+9038Sr+ 1010n. 由于重核裂变产生的中子使裂变反应能持续地进行的 过程称为链式反应,发生链式反应的条件是:裂变物 质的体积大于临界体积. 裂变的应用:原子弹、核反应堆. ②轻核聚变 聚变是两个轻核结合成质量较大的核的反应过程. 如: 1H+ 1H→ 2He+ 0n+17.60 MeV 使核发生聚变需要几百万度以上的高温,因此聚变又叫热核反应.
第三单元 核反应 核能
基础整合
1.原子核的组成 (1)原子核由质子和中子组成. (2)具有相同的质子数、不同的中子数的原子互称为同位 素,同位素具有相同的化学性质. (3)物质发射射线的性质称为放射性,放射性元素自发地 放出射线的现象叫做天然放射现象.
2.核反应 (1)衰变射线,其射线的本质和性质如下表:
(2)原子核的人工转变 用高能粒子轰击靶核,产生另一种新核的反应过程. 典型核反应: ①卢瑟福发现质子的核反应方程为 N+ He→ O+ H. ②查德威克发现中子的核反应方程为
核能课件
二、填空题(13×2 分=26 分) 15. 如图甲和图乙所示是释放核能的两种方式, 请回答下列问题: (1)图甲是__链式__反应, 这是__核裂__变的示意图, 若不加控制, 是制造__原子__弹的原理。 (2)图乙是__核聚__变的示意图,若不加控制,是制造__氢__弹的 原理。
核裂变和核聚变
3.(4分)下列有关反应堆工作原理的叙述中 A ,正确的是( ) A.反应堆中核反应物质是铀235 B.反应堆中发生的核反应是聚变 C . 反应堆中的铀 235 发生的链式反应是不 可控制的 D.以上说法都不正确
4.(5分)我国昌江核电工程已经开工 ,以下关 于核能发电的说法不正确的是 ( ) B A.核废料具有放射性 B.核能发电会产生大量的二氧化碳 C.核电的优点之一是功率大 D.核反应堆中发生的链式反应是可控的 5 . (5 分 ) 关于核聚变 , 下列说法中正确的是 ( C ) A.轻核聚变发生的是链式反应 B.核裂变的过程是在超高温下合成新的原子 核的过程 C.通过可控制聚变来利用核能,前景广阔 D.以上说法都正确
C 10.原子弹和核电站的根本区别是 ( ) A.核电站利用化学能,原子弹利用核能 B.核电站利用核裂变,原子弹利用核化学能 C.核电站控制裂变的链式反应速度,原子弹 对裂变的链式反应速度不加控制 D.核电站控制聚变的链式反应速度,原子弹 对聚变的链式反应速度不加控制
重核裂变
五、原子弹
“小玩意儿”钚装药重6.1千克,TNT当量2.2万吨, 试验中产生了上千万度的高温和数百亿个大气压, 致使一座30米高的铁塔被熔化为气体,并在地面上 形成一个巨大的弹坑.
在半径为400米的范围内,沙石被熔化成了黄绿 色的玻璃状物质,半径为1600米的范围内,所有的 动物全部死亡.
秦 山 核 电 站 大亚湾核电站
田湾核电站
核电站结构
水泥防护层
控制棒——镉棒
燃料棒—铀棒
减速剂 链式反应的应用—— 核电站慢中子反应堆
燃料:(浓缩铀235)
天然铀中只有0.7%是铀235,反应堆里用浓 缩铀(其中铀235占3 % --4 % )
为什么铀的同位素235U最易发生链式反应?
在天然铀中99.3%的是铀238,0.7%的是铀铀 235,中子能引起这两种铀发生裂变。U235能俘 获各种能量的中子都会发生裂变,且俘获低能量 的中子发生裂变的概率大。U238只有俘获能量大 于1Mev的中子才能发生裂变,且裂变的机率小, 对于低于1Mev的中子只与铀核发生弹性碰撞,不 引起核反应。
(2)放射性沾染防护。
避开在沾染区或高照射量率的地区行动
及时穿戴个人防护器材,防止人体受沾染 人员通过沾染区时尽量乘坐车辆,在沾染区作业时要尽 量缩短时间 进入沾染区执行任务的人员,可服用抗辐射药,以减少 放射性物质在人体内的存留
高考物理 核反应 核能课件
——基础自测—— (2009·广东高考)科学家发现在月球上含有丰富的23He(氦3).它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料,其参与的一种核聚变反应的方程式为23He+23He―→211H+24He.关于23He聚变下列表述正确的是 ( ) A.聚变反应不会释放能量 B.聚变反应产生了新的原子核 C.聚变反应没有质量亏损 D.目前核电站都采用23He聚变反应发电
题型三 核反应中的动量守恒问题 [例3] 已知氘核(12H)质量为2.0136 u,中子(01n)质量为1.0087 u,氦核(23He)质量为3.0150 u,1 u相当于931.5 MeV. (1)写出两个氘核聚变成23He的核反应过程. (2)计算上述核反应中释放的核能(保留三位有效数字). (3)若两个氘核以相同的动能0.35 MeV做对心碰撞即可发生上述核反应,且释放的核能全部转化为机械能,则反应后生成的氦核(23He)和中子(01n)的速度大小之比是多少?
——要点深化—— 核能的计算方法 (1)根据爱因斯坦质能方程列式计算,即ΔE=Δmc2(Δm的单位:kg). (2)根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏能量,则ΔE=Δm×931.5 MeV(Δm的单位:u,1 u=1.660 6×10-27 kg).
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= 0.029282 × 1.66×10-27 × (3×108 )2 = 4.37 ×10-12J=27.3MeV
13. 一个铀核衰变为钍核时释放出一个α粒子
,已知铀核的质量为3.853131×10-25 kg,钍核
质量为3.786567×10-25 kg,α粒子的质量为
6.64672×10-27 kg,在这个衰变过程中释放出来
p 12C 13N 6 7 13 13 7 N 6 C e 13 14 p 6 C 7 N 14 15 p 7 N 8 O 15 15 8 O 7 N e p 15N 12C 7 6
解:
m =6.644929×10 -27kg
m p =1.672648×10 -27kg
γ光子, 由此可见
(
B C)
A.氘核的质量等于质子和中子的质量之和
B.氘核的质量小于质子和中子的质量之和
C.核子结合成原子核时会释放核能
D.原子核分解成核子时会释放核能
例3、关于质能方程E=mc2,下述错误的是
( B ) A. 质能方程是爱因斯坦最先得出的 B. 该方程表明物体的质量和能量可以相互转化 C. 该方程表明物体的能量跟它的质量成正比
一、核反应: 某种元素的原子核变为另一种元素 的原子核的过程。 1、分类: 衰变、人工核转变、裂变等 2、核反应遵循的基本规律: 质量数和电荷数都守恒 例1、质子和中子的发现方程。 3、核反应的能量来源分析: 爱因斯坦的相对论指出,物体的能量 荷质量之间存在着密切的联系.
二、质能方程
1、质量亏损:组成核的核子总质量和 原子核的质量之差Δm 2 如:经过精确计算表明,氘核(1 H )的质量比 0 1 中子(1 n)和质子( 1 H)的质量之和要小一些。 2、质能方程: E=m c2 ΔE= Δm c2 3、证明:1 u = 931.5 MeV 4.核子在结合成原子核时,质量有亏损, 要放出能量。 反之,原子核分解成核子时要吸收能量。
D. 该方程既适用于微观粒子,也适合宏观物体
例4、 两个中子和两个质子可以结合成一个氦
核, 已知中子的质量是1.008665u, 质子的质量是 1.007276u, 氦核的质量是4.0026u, 求此核反应的 质量亏损和结合能, (1u=1.66×10-27千克, c=3×108米/秒)
解:△m=0.029282u △E= △mc2=931.5 × 0.029282= 27.3MeV
me=9.11×10-31kg
将六个方程式相加,得到
4p
2 e +2 +
ΔE= mc2 =(4m p– m 2me )c 2 -
代入数字,经计算得到
ΔE=3.95×10-12 J
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太阳辐射能量主要来自太阳内部的 [ D ] A. 化学反应 B. 放射性衰变 C. 裂变反应 D. 热核反应 11、正、负电子相遇时湮灭,同时产生一对
三 、原子核反应的类型: 1、两类基本的核反应 重核俘获一个中子后分裂为几个中等 重核 质量的核的反应过程. 在裂变的同时 裂变 要放出几个中子和大量的核能。 轻核 某些轻核结合成质量较大的核的 聚变 核反应过程,同时放出大量的核能。
2、重核裂变
-----以铀核的裂变为例
92 36
(1)一种典型的铀核裂变
的能量等于
8.7×10 -13 J(保留两位二位数字)
12. 中子质量为1.0087u,质子质量为 1.0073u,氘核的质量为2.0136u,中子和质子 结合为氘核时释放的能量为 3.7×10 -13 J。
11.裂变反应是目前利用中常用的反应,以原子核
235 92
U
为燃料的反应堆中,当
235 U
原子弹: 不可控的核反应
原子弹爆炸时的蘑菇云 “小男孩”(前)和“胖
例1、由核子结合成原子核时 ( A C )
A. 核的质量总是小于组成它的核子的质量和 B. 原子核的质量应该等于组成它的核子的质量和 C. 核子结合成原子核时要放出能量 D. 核子结合成原子核时要吸收能量。
例2、 一个质子和一个中子结合氘核时,产生
复习: 1、完成下列的核反应方程式:
235 92
U n
1 0
138 56
Ba Kr ( 3 n )
95 36
3 2
4 2
1 0
2 1
H H n ( He )
2 1 1 0
226 88 14 6
Ra
0 1
222 86
Rn ( He )
14 7
C e( N )
235 92
U 俘获一个慢中子后发生的
裂变反应可以有多种方式,其中一种可表示为
92 235.0439 1.0087 93.9154 138.9178 反应方程下方的数字为中子及有关原子的静止质量(以
94 + 01 n→ 38 Sr + 139Xe+ 3 1 n 54 0
原子质量单位u为单位)。已知1u 的质量对应的能量为
0 0 +1 -1 光子,反应方程式为_______________,若正负
e e=2
电子质量都为m,普朗克常数为h,则所产生的光
mC 2 子频率为___________。 h
9.3×102MeV,此裂变反应释放出的能量是 ________________MeV。 1.8 ×102
解:Δm=0.1933u Δ E=931.5×0.1933=1.8 ×102 MeV
16.(12分)如下一系列核反应是在恒星内部发生的,
p 12C 13N 6 7 13 13 7 N 6 C e 13 14 p 6 C 7 N 14 15 p 7 N 8 O 15 15 8 O 7 N e p 15N 12C 7 6
其中p为质子,α为α粒子,e+ 为正电子,ν为一种 中微子。已知质子的质量为mp =1.672648×10 -27kg, α 粒子的质量为mα=6.644929×10 -27kg,正电子的质量为 me=9.11×10-31kg,中微子的质量可忽略不计。真空中 的光速c=3×108 m/s。试计算该系列核反应完成后释放 的能量。
235 92
3 n U + n→ Ba+ Kr + ____ 200.6MeV
1 0 141 56
1 0
(2)链式反应: 铀核裂变时放出几个中子,再引起其他铀核裂 变而使裂变反应不断进行下去称为链式反应。 链式反应的示意图:
(3)重核裂变的应用
核电站
核心设施:核反应堆 浓缩铀制成的铀棒 石墨、重水或普通水,用于减 减速剂: 小中子的速度 控制棒:镉,用于 吸收中子,控制 核反应的快慢。