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;
№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 votes, average: 5,00 out of 5)