Tổng hợp Tóm tắt lý thuyết Vật lý 12 chương 7 hay nhất, đầy đủ nhất giúp bạn củng cố kiến thức và ôn tập tốt hơn.
I) Cấu tạo hạt nhân:
- Hạt nhân được tạo thành bởi hai loại hạt là prôtôn (p) mang điện tích (+e) và nơtron (n) không mang điện. Hai loại hạt này gọi chung là nuclôn.
- Số prôtôn trong hạt nhân là Z, với Z là số thứ tự của các nguyên tố trong bảng tuần hoàn, được gọi là nguyên tử số. Khi ấy hạt nhân có điện tích là +Ze.
Tổng số nuclôn trong hạt nhân là A, A được gọi là số khối. Khi đó số nơtron trong hạt nhân là A-Z.
- Kí hiệu của hạt nhân:
- Đồng vị: là những hạt nhân có cùng số Z, nhưng khác số A. VD
là đồng vị của nhau.
II) Khối lượng của hạt nhân:
- Các hạt nhân có khối lượng rất lớn so với khối lượng của electrôn, vì vậy khối lượng nguyên tử gần như tập trung toàn bộ ở hạt nhân.
- Để tiện tính toán khối lượng hạt nhân, người ta sử dụng đơn vị khối lượng nguyên tử ( đơn vị Cacbon), kí hiệu là u.
III) Năng lượng của hạt nhân:
- Theo thuyết tương đối khi hạt nhân có khối lượng m sẽ chưa một năng lượng là
E = mc2 với c = 3.108 (m/s) là vận tốc ánh sáng trong chân không.
- Năng lượng tương ứng với khối lượng 1 u là
E = uc2 ≈ 931,5 (MeV) (1J = 1,6.10-19 eV = 1,6.10-13 MeV)
↔ 1u ≈ 931,5 MeV/c2 → MeV/c2 cũng là một đơn vị đo khối lượng.
Chú ý: theo thuyết tương đối một vật khi ở trạng thái nghỉ (v = 0) có khối lượng nghỉ là m0 chứa năng lượng nghỉ E0 = m0c2.
Khi vật chuyển động với vật tốc v, vật sẽ có khối lượng là
, chứa năng lượng là E = mc2
Khi đó động năng của vật là Wđ = (m - m0)c2
I) Lực hạt nhân
- Khái niệm: các nuclôn trong hạt nhân hút nhau bằng một lực rất mạnh, gọi là lực hạt nhân, có tác dụng liên kết các nuclôn tạo nên hạt nhân bền vững.
- Tính chất:
+) Không cùng bản chất với với lực tĩnh điện hay lực hấp dẫn .
+) Là lực tương tác mạnh
+) Chỉ phát huy tác dụng trong phạm vi cỡ kích thước hạt nhân ≈ 10-15 m
II) Năng lượng liên kết của hạt nhân.
- Độ hụt khối: Khối lượng của hạt nhân luôn nhỏ hơn tổng khối lượng của các nuclôn tạo thành hạt nhân đó. Độ chênh lệch giữa 2 khối lượng đó gọi là độ hụt khối (∆m) của hạt nhân:
∆m = (Z.mp + (A - Z) mn ) - mX
- Năng lượng liên kết Wlk: là năng lượng cần để liên kết các nuclôn để tạo thành một hạt nhân, hay năng lượng tỏa ra khi mọt hạt nhân tách thành các nuclôn riêng biệt.
Wlk = [Z.mp + (A - Z) mn - mX ] c2 = ∆m.c2
- Năng lượng liên kết riêng Wlkr: là đại lượng đặc trưng cho độ bền vững của hạt nhân, Wlkr càng lớn hạt nhân càng bền vững. Những hạt nhân bền vững ở khoảng giữa của bảng tuần hoàn 50 < A < 80.
Wlkr = Wlk/A
III) Phản ứng hạt nhân
- Khái niệm: phản ứng hạt nhân là mọi quá trình dẫn đến biến đổi hạt nhân
- Phân loại: gồm 2 loại
+) Phản ứng hạt nhân tự phát: là quá trình một hạt nhân không bền vững tự phân rã thành các hạt nhân khác. VD: phóng xạ.
A → B + C
+) Phản ứng hạt nhân kích thích: quá trình các hạt nhân tương tác với nhau tạo ra các hạt nhân khác. VD: phản ứng nhiệt hạch, phản ứng phân hạch.
A + B → C + D
IV) Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân:
Với phản ứng hạt nhân:
Có các định luận bảo toàn sau:
- Định luật bảo toàn điện tích:
Z1 + Z2 = Z3 + Z4
- Định luật bảo toàn nuclôn (số khối A):
A1 + A2 = A3 + A4
Chú ý: số hạt nơtron (A-Z) không được bản toàn
- Định luật bảo toàn động lượng:
- Định luật bảo toàn năng lượng
mtrước.c2 = msau.c2 + ∆E
↔ ∆E = (mtrước - msau) c2 = (mA + mB - mC - mD)c2
Với ∆E là năng lượng phản ứng
∆E > 0: phản ứng tỏa năng lượng |∆E|
∆E < 0: phản ứng thu năng lượng |∆E|
I) Hiện tượng phóng xạ:
- Khái niệm: Là hiện tượng một hạt nhân không bền vững tự phát phân rã, phát ra các tia phóng xạ và biến đổi thành hạt nhân khác.
A → B + C
Trong đó hạt nhân phóng xạ (A) được gọi là hạt nhân mẹ. Hạt nhân sản phẩm (B, C) được gọi là hạt nhân con.
- Các loại tia phóng xạ : có 3 loại tia phóng xạ: tia α, tia β, tia γ.
tia α | tia β | tia γ | |
Khái niệm | Là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn ( dưới 10-11 m | ||
Tính chất | - Tốc độ cỡ 2.107 (m/s) - Làm ion hóa mạnh các nguyên tử. - Đi được tối đa 8cm trong không khí, không xuyên qua được tờ bìa 1mm - Bị lệch phương khi đi qua điện trường hay từ trường | - Tốc độ rất lớn, xấp cỉ tốc độ ánh sáng. - Làm ion hóa môi trường nhưng yếu hơn tia α - Đi được vài m trong không khí, xuyên qua được là nhôm cỡ mm - Bị lệch phương khi đi qua điện trường hay từ trường | - Có tốc đọ ánh sáng. - Khả năng đam xuyên tốt đi được vài m trong bê tông, vài cm trong chì. - Tia tia γ luôn đi kèm với các tia phóng xạ khác, không đi một mình. - Không bị lệch phương khi đi qua điện trường hay từ trường |
- Đặc tính của quá trình phóng xạ:
+) Là một quá trình biến đỏi hạt nhân.
+) Là một quá trình tự phát và không điều khiển được.
+) Là một quá trình ngẫu nhiên.
II) Định luật phóng xạ
Trong quá trình phân rã, số hạt nhân phóng xạ giảm theo thời gian theo định luật hàm số mũ.
- Ban đầu có N hạt nhân. Sau khoảng thời gian t số hạt nhân còn lại là:
Trong đó: T là chu kỳ bán rã. Cứ sau những khoảng thời gian T thì một nửa số hạt nhân hiện có bị phân rã.
𝜆 là hắng số phóng xạ λ = ln 2 /T.
- Khi đó số hạt nhân đã phóng xạ là: N0 - N(t)
- Vì khối lượng tỉ lệ thuận với số hạt nhân nên ta có:
Phản ứng phân hạch | Phản ứng nhiệt hạch | |
Khái niệm | Là phản ứng trong đó một hạt nhân nặng vỡ thành hai mảnh nhẹ hơn | Là phản ứng trong đó hai hạt nhân nhẹ tổng hợp lại thành một hạt nhân nặng hơn |
Điều kiện xảy ra | Phải truyền cho X một năng lượng đủ lớn (năng lượng kích hoạt) vào cỡ vài MeV để X chuyển sang trạng thái kích thích X*, trạng thái này không bền vững và X sẽ phân hạch | - Nhiệt độ cao cỡ 108 ℃. - Mật độ hạt nhân lớn. - thời gian duy trì nhiệt độ lâu. |
Ví dụ | ||
Năng lượng | Là phản ứng tỏa năng lượng | Là phản ứng tỏa năng lượng |
Phản ứng phân hạch có điều khiển | - Phản ứng dây chuyển là phản ứng chất sản phẩm là tác nhân kích thích để phản ứng xảy ra, như vậy các phản ứng cứ nối tiếp nhau. - Gọi k là số hạt nhân được giải phóng sau 1 lần phân hạch Nếu k > 1 phản ứng dây chuyền tắt dần k = 1 Phản ứng dây chuyển có điều khiển, để phản ứng tự duy trì ổn định. Được dùng trong lò phản ứng hạt nhân k > 1 phản ứng tự duy trì tăng nhanh có thể gây cháy nổ. Được dùng trong Bom | - Chỉ thực hiện được ở dạng không kiểm soát (Bom) Hiện này chưa kiểm soát được |