Download miễn phí Chuyên đề Vật lý hạt nhân
Vật lý hạt nhân
Nội dung
A. Tóm tắt kiến thức
1. Cấu tạo của hạt nhân nguyên tử
2. Phóng xạ
3. Hệ thức Anhxtanh giữa năng lượng và khối lượng
4. Năng lượng liên kết của hạt nhân
5. Phản ứng hạt nhân
6. Các loại phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng
B. Các bài toán cơ bản
C. Bài tập tự giải
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Vật lý hạt nhânChuyên ñề
Vật lý hạt nhân
Ebook ðược Download tại:
hay
Vật lý hạt nhân
Nội dung
A. Tóm tắt kiến thức
1. Cấu tạo của hạt nhân nguyên tử
2. Phóng xạ
3. Hệ thức Anhxtanh giữa năng lượng và khối lượng
4. Năng lượng liên kết của hạt nhân
5. Phản ứng hạt nhân
6. Các loại phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng
B. Các bài toán cơ bản
C. Bài tập tự giải
Vật lý hạt nhân
A. Tóm tắt kiến thức
Vật lý hạt nhân
A. Tóm tắt kiến thức
1. Cấu tạo của hạt nhân nguyên tử
Hạt nhân nguyên tử ñược cấu tạo từ các hạt nhỏ hơn, gọi là nuclon. Có
hai loại nuclon: proton mang ñiện tích nguyên tố dương +e và nơtron
không mang ñiện.
Ký hiệu hạt nhân:
Với Z : số proton
N = A – Z : số nơtron
A : Số khối
A
ZX
Vật lý hạt nhân
A. Tóm tắt kiến thức (tt)
2. Phóng xạ
a) ðịnh nghĩa: Phóng xạ là hiện tượng một hạt nhân tự ñộng phóng ra
những bức xạ gọi là tia phóng xạ và biến ñổi thành hạt nhân khác. Có 3 loại
tia phóng xạ:
• Tia α
• Tia β (β+ và β-)
• Tia γ
Vật lý hạt nhân
A. Tóm tắt kiến thức (tt)
2. Phóng xạ (tt)
b) ðịnh luật phóng xạ:
Mỗi chất phóng xạ ñược ñặc trưng bởi một thời gian T gọi là chu kỳ bán rã,
cứ sau mỗi chu kỳ này thì một nửa số nguyên tử hạt nhân của chất ấy ñã
biết ñổi thành chất khác.
No, mo: số nguyên tử, khối lượng ban ñầu
N(t), m(t): số nguyên tử, khối lượng ở thời ñiểm t
Với là hằng số phóng xạ
t0
0t / T
t0
0t / T
N
N(t) N e
2
m
m(t) m e
2
−λ
−λ
= =
= =
λ =
ln2
T
Vật lý hạt nhân
A. Tóm tắt kiến thức (tt)
2. Phóng xạ (tt)
c) ðộ phóng xạ của một mẫu chất phóng xạ ñược ño bằng số phân rã trong
một giây:
ðơn vị ño ñộ phóng xạ: 1 Bq = 1 phân rã trong một giây.
1 Ci = 3,7.1010 Bq
t
0
dN
H N
dt
H(t) H e−λ
−
= = λ
=
Vật lý hạt nhân
A. Tóm tắt kiến thức (tt)
3. Hệ thức Anhxtanh giữa năng lượng và khối lượng
Nếu một vật có khối lượng m thì nó cũng có một năng lượng E tỉ lệ với
m, E gọi là năng lượng nghỉ: E = mc2
Trong ñó c: vận tốc ánh sáng trong chân không.
là ñơn vị ño khối lượng. 2
MeV
:
c
−= 30
2
-27
2
1MeV
1,7827.10 kg
c
MeV
1u = 1,66055.10 kg = 931,5
c
Vật lý hạt nhân
A. Tóm tắt kiến thức (tt)
4. Năng lượng liên kết của hạt nhân
ðộ hụt khối của hạt nhân: ∆m = Zmp + (A – Z)mn – m
Trong ñó mp, mn và m tương ứng là khối lượng của proton, nơtron và
của hạt nhân.
Năng lượng liên kết của hạt nhân: ∆E = ∆m.c2
Năng lượng liên kết riêng Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng
càng lớn thì càng bền vững.
E
.
A
∆
Vật lý hạt nhân
A. Tóm tắt kiến thức (tt)
5. Phản ứng hạt nhân
a) Phản ứng hạt nhân là tương tác giữa hai hạt nhân dẫn ñến sự biến ñổi
của chúng thành các hạt nhân khác.
b) Phản ứng hạt nhân tuân theo các ñịnh luật bảo toàn:
• Bảo toàn số nuclon: A1 + A2 = A3 + A4
• Bảo toàn ñiện tích: Z1 + Z2 = Z3 + Z4
• Bảo toàn ñộng lượng:
• Bảo toàn năng lượng: (mA+mB)c
2 + KA+ KB = (mC + mD) c
2 + KC + KD
+ → +31 2 4
1 2 3 4
AA A A
Z Z Z ZA B C D
uur uur uur uur
A A B B C C D Dm v + m v = m v + m v
Vật lý hạt nhân
A. Tóm tắt kiến thức (tt)
5. Phản ứng hạt nhân (tt)
c) Phóng xạ cũng là phản ứng hạt nhân:
A → B + C
d) Năng lượng của phản ứng hạt nhân:
Q = (Mo - M)C
2
Với: Mo = mA + mB
M = mC + mD
Nếu Mo > M: Phản ứng tỏa năng lượng
Mo < M: Phản ứng thu năng lượng
Vật lý hạt nhân
A. Tóm tắt kiến thức (tt)
6. Các loại phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng
Có hai loại phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng:
• Phn ng phân h
ch: Một hạt nhân rất nặng (U235 hay Pu239) hấp
thụ một nơtron vỡ thành hai hạt nhân trung bình và tạo ra 2-3 nơtron.
Nếu phản ứng phân hạch có tính dây chuyền thì nó tỏa ra năng lượng
rất lớn (có tác dụng tàn phá trong sự nổ bm nguyên tử). Phản ứng
phân hạch ñược khống chế trong lò phản ứng hạt nhân.
• Phn ng nhi
t h
ch: Hai hạt nhân rất nhẹ có thể kết hợp với nhau
thành một hạt nhân nặng hơn. Phản ứng này chỉ xảy ra ở nhiệt ñộ
hàng trăm triệu ñộ nên gọi là phản ứng nhiệt hạch. Con người mới chỉ
thực hiện ñược phản ứng này dưới dạng không kiểm soát ñược (sự
nổ của bm H).
Vật lý hạt nhân
B. Các bài toán cơ bản
Vật lý hạt nhân
Bài toán 1: ðịnh luật phóng xạ - Xác ñịnh tuổi của mẫu vật
Phương pháp giải
1) Giữa số nguyên tử (N) và khối lượng (m) có mối liên hệ:
Với NA = 6,022.10
23 mol-1 là số Avôgañrô
A: Khối lượng của một mol chất.
m: khối lượng của mẫu chất.
2) Số nguyên tử hay khối lượng chất phóng xạ còn lại ở thời ñiểm t
No, mo: là số nguyên tử hay khối lượng mẫu
chất ở thời ñiểm ban ñầu
T: chu kỳ bán rã
: hằng số phóng xạ.
A
m
N N
A
=
t0
0t / T
t0
0t / T
N
N(t) N e
2
m
m(t) m e
2
−λ
−λ
= =
= =
λ =
ln2
T
Vật lý hạt nhân
Phương pháp giải (tt)
3) Số nguyên tử hay khối lượng chất phóng xạ ñã phân rã trong thời gian t.
4) ðộ phóng xạ là số hạt nhân nguyên tử phân rã trong một ñơn vị thời gian
5) Tính tuổi của mẫu vật:
ðể tính tuổi của mẫu vật, người ta thường ño tỷ lệ giữa số nguyên tử (hay
khối lượng) của sản phẩm phóng xạ và số nguyên tử (hay khối lượng) còn
lại của chất phóng xạ.
Cũng có thể dựa vào ñộ phóng xạ ñể tính tuổi của mẫu vật:
t
0 0
t
0 0
N N N(t) N (1 e )
m m m(t) m (1 e )
−λ
−λ
∆ = − = −
∆ = − = −
t t
o oH N N e H e
−λ −λ= λ = λ =
−λ
λ
−λ
λ −∆ α + α +
α = = = − ⇒ = =
λ
t
to
t
o
N ( e )N ln( 1) ln( 1)
e 1 t T
N(t) N e ln2
( )
−λ λ
= ⇒ = λ = = = λ
0 0
t t 0 0
0
H H
ln Tln
H(t) H(t)H H
H(t) H e e ; t ln ; t
H t H(t) ln2
Vật lý hạt nhân
Thí dụ 1: Chu kỳ bán rã của là T = 4,5.109 năm. ðộ phóng xạ của 1
gam là (lấy 1 năm = 365 ngày; NA = 6,022.10
23)
A. 15322 Bq
B. 12358 Bq
C. 13252 Bq
D. Một giá trị khác.
Giải
238
92
U
238
92
U
= λ =
=
= ⇒
A
23
9
Ta có:
ln 2 m
H N . .N
T A
ln 2 1
. .6,022.10
4,5.10 .365.24.3600 238
12358 (Bq) Ch n (B)ä
Vật lý hạt nhân
Thí dụ 2: Lúc ñầu có một mẫu (poloni) nguyên chất là chất phóng xạ
có chu kỳ bán rã T = 138 ngày. Poloni phát ra tia α và biến ñổi thành chì
Ở thời ñiểm khảo sát người ta thấy khối lượng poloni lớn gấp 4 lần khối
lượng chì có trong mẫu. Tuổi của mẫu chất là:
A. 45,2 ngày
B. 90,4 ngày
C. 22,5 ngày
D. 60,3 ngày
210
84Po
206
82Pb
Vật lý hạt nhân
Thí dụ 2 (tt) - Giải
Số nguyên tử poloni còn lại ở thời ñiểm t:
N(t) = N0e
-λt⇒ Khối lượng pôloni còn lại:
Số nguyên tử chì tạo thành (bằng số nguyên tử polini ñã phân rã)
∆N = N0 – N(t) = N0(1 – e-λt) ⇒ Khối lượng chì tạo thành:
Theo giả thiết m1 = 4m2
−λ
= =
t
0
1
A A
N e .210N(t)
m .210
N N
t
o
2
A A
N (1 e ).206N
m .206
N N
−λ−∆
= =
−λ = − λ =
= = = = ⇒
−λ − −
t 824 824Do ó: e ; t ln
1034 1034
824 824 824ln Tln 138ln
1034 1034 1034t 45,2 ngày Ch n A
ln2 ln2
®
ä
−λ −λ−
⇒ =
t t
0 0
A A
N e .210 4N (1 e ).206
N N
Vật lý hạt nhân
Thí dụ 3: Chu kì bán rã của xấp xỉ bằng 5 năm. Sau 10 năm, từ một
nguồn khối lượng 1g sẽ còn lại bao nhiêu gam?
A. Gần 0,75g
B. Gần 0,25g
C. Gần 0,50g
D. Gần 0,10g
Giải
Áp dụng công thức:
60
27Co
= = = = ⇒0 0 0
t / T 2
m m m...