Mục lục Tổng hợp Lý thuyết Chương 7: Hạt nhân nguyên tử - Vật Lí lớp 12

Mục lục Tổng hợp Lý thuyết Chương 7: Hạt nhân nguyên tử

Tài liệu Mục lục Tổng hợp Lý thuyết Chương 7: Hạt nhân nguyên tử Vật Lí lớp 12 sẽ tóm tắt kiến thức trọng tâm về Chương 7: Hạt nhân nguyên tử từ đó giúp học sinh ôn tập để nắm vứng kiến thức môn Vật Lí lớp 12.

• Lý thuyết Tính chất và cấu tạo của hạt nhân
• Lý thuyết Năng lượng liên kết của hạt nhân. Phản ứng hạt nhân
• Lý thuyết Phóng xạ
• Lý thuyết Phản ứng phân hạch - Phản ứng nhiệt hạch

Lý thuyết Tính chất và cấu tạo của hạt nhân

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 W_đ = (m - m₀)c²

Lý thuyết Năng lượng liên kết của hạt nhân. Phản ứng hạt nhân

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.m_p + (A - Z) m_n ) - m_X

     - Năng lượng liên kết W_lk: 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.

     W_lk = [Z.m_p + (A - Z) m_n - m_X ] c² = ∆m.c²

     - Năng lượng liên kết riêng W_lkr: là đại lượng đặc trưng cho độ bền vững của hạt nhân, W_lkr càng lớn hạt nhân càng bền vững. Những hạt nhân bền vững ở khoảng giữa của bảng tuần hoàn 50 < A < 80.

     W_lkr = W_lk/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

     m_trước.c² = m_sau.c² + ∆E

     ↔ ∆E = (m_trước - m_sau) c² = (m_A + m_B - m_C - m_D)c²

     Với ∆E là năng lượng phản ứng

     ∆E > 0: phản ứng tỏa năng lượng |∆E|

     ∆E < 0: phản ứng thu năng lượng |∆E|