原子核結(jié)合能(3)

1、關(guān)于原子核的結(jié)合能 (3)第一張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 質(zhì)子和中子組成核的過程中，有能量E釋放出來。反之，要使原子核再分解為單個的質(zhì)子和中子就必須吸收E的能量。 氘核吸收E能量后分解為質(zhì)子和中子E氘質(zhì)子中子E=(m)c2=Zmp+(A-Z)mn-mXc2原子核的結(jié)合能愛因斯坦第二張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月原子結(jié)合能的計算一原子質(zhì)量單位具有能量質(zhì)子質(zhì)量中子質(zhì)量核子平均結(jié)合能原子核的結(jié)合能第三張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月例：核子平均結(jié)合能原子核的結(jié)合能第四張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月表20-3 原子核的結(jié)合能核子的比結(jié)合能(MeV)原子

2、核的結(jié)合能E(MeV)核核子的比結(jié)合能(MeV)原子核的結(jié)能E(MeV)核原子核的結(jié)合能第五張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月核子的比結(jié)合能越大，原子核就愈穩(wěn)定。 原子核的結(jié)合能非常大，所以一般原子核都是非常穩(wěn)定的系統(tǒng)。然而，不同原子核的穩(wěn)定程度不同。每個核子的平均結(jié)合能稱為比結(jié)合能：原子核的結(jié)合能第六張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月a.中等質(zhì)量原子核的核子平均結(jié)合能較大8.79MeV8.47MeV8.75MeVb.輕核和重核的核子平均結(jié)合能都較小2.83MeV7.5MeV7.56MeV原子核的結(jié)合能第七張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月a.最輕和最重的核的比結(jié)合能較

3、小。b.大多數(shù)中等質(zhì)量的核，比結(jié)合能較大且近似相等(都在8MeV左右)。這說明中等質(zhì)量的核最穩(wěn)定。原子核的結(jié)合能第八張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月第二種方法是輕核聚變。 因此，要利用原子核的結(jié)合能，必須從自然界中存在的原子核來考慮。方法有二：第一種方法是重核裂變； 要利用核能，理論上是把自由狀態(tài)的Z個質(zhì)子和(A-Z)中子結(jié)合起來組成中等質(zhì)量的核，這樣放出的結(jié)合能最多。但實際上，用質(zhì)子和中子直接組成中等核是不現(xiàn)實的，因為自由中子不易得到，即便得到了一些，自由中子的半衰期也較短。原子核的結(jié)合能第九張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月2.重核的裂變裂 變原子彈爆炸第十張，PPT共二

4、十五頁，創(chuàng)作于2022年6月裂變產(chǎn)物百分?jǐn)?shù)裂變的產(chǎn)物分布曲線重核的裂變第十一張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月質(zhì)量較大的原子核（重核）在一定條件上分裂為兩個或多個中等質(zhì)量的原子核。 裂變：重核的裂變第十二張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 裂變后形成的中等質(zhì)量的核具有過多的中子，由于中子具有放射性，所以這些中等質(zhì)量的核是不穩(wěn)定的。它們通過一系列的衰變，放射性的中等質(zhì)量的核才轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定核。 用能量為1eV以下的慢中子轟擊鈾核時，鈾核會分裂為兩個質(zhì)量相近的中等質(zhì)量的核，同時放出一至三個快速中子。這種重核分裂為中等質(zhì)量核的過程稱為重核的裂變。重核的裂變第十三張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作

5、于2022年6月重核的裂變第十四張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 受控?zé)岷朔磻?yīng)：如果在受控條件下，每次裂變平均只有一個中子引起新的裂變，維持穩(wěn)定的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，這就是核反應(yīng)堆中的情況。 原子彈： 鈾核裂變時放出巨大的能量，同時能放出多于二個中子，若分裂時放出的中子全部被別的鈾核吸收，又引起新的裂變，這樣，裂變的數(shù)目將按指數(shù)規(guī)律增大，結(jié)果形成一發(fā)散的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，這就是原子彈中發(fā)生的情況。重核的裂變第十五張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月原子彈：利用鈾、钚原子核的自持核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)原理制成的武器自持核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：不需外界干預(yù)，自身可持續(xù)進(jìn)行的核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。重核的裂變第十六張，PPT

6、共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月重核的裂變原子彈爆炸沖擊波光輻射核電磁脈沖第十七張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月重核的裂變早期核輻射放射性沾染第十八張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月3.氫核的聚變氫彈爆炸托克馬克裝置第十九張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月兩個質(zhì)量較小的原子核（輕核）在一定條件上聚合為質(zhì)量較大的原子核。聚變：3.氫核的聚變上述反應(yīng)都需要超高溫條件，稱為熱核反應(yīng)。第二十張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 從上式可知，電勢能隨著原子序數(shù)的增大而增大，對原子序數(shù)大的重核，電勢能大而不易被克服；僅對于原子序數(shù)小的輕核才能發(fā)生核聚變。 兩個原子核互相接近產(chǎn)生聚變反應(yīng)時，由于原子核間存在很大的庫侖斥力，原子核碰撞動能必須克服兩原子核間的電勢能 。氫核的聚變第二十一張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 最重要的聚變過程之一是碳氮循環(huán)，其循環(huán)結(jié)果是把四個質(zhì)子結(jié)合成一個氮核：這個過程中釋放的能量約為26.7MeV氫核的聚變第二十二張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月氫彈：利用氘、氚（氫的同位素）等輕原子核的聚變反應(yīng)原理制成的核武器通常稱為氫彈。氫彈反應(yīng)式氫彈結(jié)構(gòu)示意圖氫核的聚變第二十三張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月氫彈：利用氘