Энергия связи атомных ядер

Цель урока: показать, что нуклоны в ядре связаны друг с другом; что устойчивость ядра можно объяснить с помощью энергии связи, рассмотреть процессы, ведущие к выделению ядерной энергии.

Ход урока

1. Проверка домашнего задания методом тестирования

Вариант – 1.

№1. Основой пузырьковой камеры является:

А) перегретая жидкость; Б) фотоэмульсия; В) пары воды близкие к насыщению;

Г) вакуум.

№2. Кто из перечисленных ниже ученых открыл явление радиоактивности?

А) супруги Кюри; Б) Э. Резерфорд; В) А. Беккерель; Г) Ф. Содди.

№3. Порядковый номер элемента в результате α – распада ядра атома равен:

А) Z; Б) Z-2; B) Z+2; Г) Z-1.

№4. Элемент в ядре, которого содержится 14 нейтронов и 13 протонов называется:

А) Бор; Б) Углерод; В) Ванадий; Г) Алюминий.

№5. Массы протонов и нейтронов соотносятся как:

А) mp≈ mn; Б) mp QUOTE n; B) mp QUOTE mn; Г) mp= mn.

Вариант – 2.

№1. Импульс электрического тока в газе при прохождении элементарной заряженной частицы, возникает:

А) в пузырьковой камере; Б) в камере Вильсона; В) в толстослойной эмульсии;

Г) в счетчике Гейгера.

№2. Гамма – излучение представляет собой поток:

А) нейтронов; Б) квантов электромагнитного

излучения; В) электронов; Г) ядер

атомов гелия.

№3. Число нейтронов в ядре изотопа урана равно:

А) 146; Б) 92; В) 238; Г) 235.

№4. Элемент в ядре которого содержится 15 протонов и 16 нейтронов называется:

А) фосфор; Б) хром; В) кремний; Г) сера.

№5. Размеры ядра меньше размеров атома:

А) в 10 раз; Б) в 100 раз; В) в 1000 раз; Г) в 10000 раз.

2. Изучение нового материала

Ядерные силы удерживают нуклоны внутри ядра атома, чтобы вырвать нуклон из ядра, необходимо совершить работу, т.е. передать энергию нуклону в ядро.

Энергия необходимая для полного расщепления ядра на отдельные нуклоны называется энергией связи.

На основании закона сохранения энергии можно утверждать, что энергия связи – это энергия, выделяющаяся при образовании ядра из отдельных нуклонов.

Для вычисления энергии связи используют знаменитую формулу Эйнштейна: E= m c2.

Доказано экспериментально, что масса покоя ядра всегда меньше суммы масс покоя слагающих его нуклонов: т.е. МЯ< Zmp+ Nmn

Найдем дефект масс, который возникает при образовании ядра из нуклонов:

∆M= Zmp+Nmn – MЯ

Приведем, пример: при образовании ядра атома He из двух нейтронов и двух протонов,

его масса уменьшается 0,75% или на 0.03 г для моля гелия.

Энергия ядра при этом уменьшается на величину энергии связи:

Ecв= ∆M c2= (Zmp+ Nmn- Mя) с2

Когда вновь образуется ядро из нуклонов, попавших в сферу притяжения ядерных сил, то нуклоны получают ускорения и устремляются друг к другу. При этом испускаются γ-кванты,

которые имеют энергию связи и массу ∆М=

Приведем пример, показывающий как велика энергия связи: одинаковое количество энергии выделяется при сгорании 2 вагонов каменного угля и образовании 4 грамм гелия .

Удельная энергия связи – это энергия, которой обладает 1 нуклон в ядре атома.

Определим ее экспериментально с помощью графика.

За исключением самых легких ядер удельная энергия связи ≈ постоянна и равна 8 MэВ/нуклон. Заметим, что энергия связи ядра с электроном в 1 миллион раз меньше.

Слабо выраженный максимум приходится на элементы с массовыми числами от 50 до 60.

Ядра этих химических элементов устойчивее других; к ним относятся железо, кобальт, никель и др. рядом расположенные.

У тяжелых ядер уменьшение удельной энергии связи происходит из-за кулоновских взаимодействий между протонами, которые пытаются разорвать ядро.

3. Закрепление изученного материала

Задача. Вычислить энергию связи ядра атома азота .

Дано: Z=7; N=7; mp= 1,00728 а. е. м.; mn= 0,00866 а. е. м.; МЯ= 14,00307 а. е. м.; с= 3∙108м/с.

Решение. ЕСВ=∆М с2= (Zmp+ Nmn- МЯ) с2;

∆М = (7∙1,00728+ 7∙ 1,00866 – 14,00307)∙ 1,66∙10-27кг= 0, 21∙10-21кг;

ЕСВ= 0,21∙10-27∙ 9∙ 1016= 1,89 ∙10-11 Дж.

Подведем итоги урока

Домашнее задание: § 106, повт. § 105, № 1208.



1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (2 votes, average: 2.50 out of 5)
Loading...

условия возникновения свободных колебаний
Энергия связи атомных ядер