1. Вступительная часть 1-2 мин

1. Опрос 15 мин

2. Решение задач 25 мин

3. Задание на дом 2-3 мин

ІІ. Опрос фундаментальный: 1. Ядерные силы. 2. Энергия связи атомных ядер.

Задачи:

1. Вычислите полную и удельную энергию связи ядра Li.

2. Равны ли между собой энергия связи нуклона в ядре и удельная энергия связи ядра? Ответьте на этот вопрос, проведя мысленные опыты с ядром .

3. Два ядра называются зеркально сопряженными, когда число нейтрон в одном равно числу протонов в другом. Найти разность энергий связи для зеркально сопряженных ядер В и C. m_с = 11.01143 а.е.м., m_в = 11,00930 а.е.м..

Вопросы:

1. Почему у тяжелых ядер число нейтронов превышает число протонов?

2. Как с помощью соотношения неопределенности оценить энергию связи нуклонов в ядре?

3. Почему не бывает атомных ядер, состоящих только из двух протонов или только из двух нейтронов?

4. Почему одна двенадцатая часть массы атома углерода больше одной шестнадцатой части массы атома кислорода?

5. Можно ли рассматривать нейтронную звезду, как ядро химического элемента с очень большим порядковым номером?

ІІІ. Задачи:

1. Докажите, что ядро Ве нестабильно и распадается на две α -частицы (по этой причине во Вселенной малое процентное со­держание тяжелых элементов). M_Ве = 8,00531 а.е.м.

2. Пользуясь графиком удельной энергии связи, определите энергию связи ядра дейтерия, железа, урана.

ІV. §§ 94-96 (повторение)

"Ничто из того, что есть, не может быть уничтожено. Всякое изменение есть только соединение и разделение частей".

Демокрит

"Все прекрасное так же трудно, как и редко ..."

С пиноза

Урок 23. ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ

ЦЕЛЬ УРОКА: Познакомить учащихся с условиями протекания ядерных реакций, методами расчета их энерговыделения.

ТИП УРОКА: комбинированный.

ОБОРУДОВАНИЕ: справочник, микрокалькулятор.

ПЛАН УРОКА:

1. Вступительная часть 1-2 мин

1. Опрос-повторение 10 мин

2. Объяснение 20 мин

3. Закрепление 10 мин

4. Задание на дом 2-3 мин

II. Опрос фундаментальный: 1. Энергия связи атомных ядер. 2. Удель­ная энергия связи.

Задачи:

1. Стабильно ли ядро C относительно распада на три α-частицы?

2. Какое ядро может образоваться при соединении двух ядер C и какая энергия выделится при этом?

Вопросы:

1. Как установить, какой из изотопов стабильнее?

2. Как с помощью соотношения неопределенности оценить массу пиона, переносящего сильное взаимодействие?

III. Ядерные реакции - превращения атомных ядер при взаимодействии с частицами, в том числе с фотонами или друг с другом.

Состав окружающего нас сегодня материального мира представляет собой продукт ядерных реакций, происходящих на протяжении истории Вселенной.

Условия протекания ядерных реакций. Для протекания ядерной реакции необходимо сближение частиц до 10^-13 см. Ускорители протонов (70 ГэВ). Ускорители электронов (преодоление экранирующего влияния электронных оболочек атома). Бомбардировка мишени пучком ускоренных частиц. Какие из частиц являются лучшими снарядами для исследования атомных ядер?

Что конкретно произойдет с ядром, зависит от энергии налетающей частицы и энергии связи нуклонов:

• Частица может быть захвачена ядром атома и, вызвать ядерную реакцию.

• Частица может расщепить ядро на фрагменты.

• Частица может отскочить от ядра при упругом ударе.

Я дерные реакции подчиняются законам сохранения электрического заря­да, энергии, импульса.

Примеры ядерных реакций:

N + α = О + р - запись реакции комментируют учащиеся.

Ве + Н = В + n.

Л юбая ядерная реакция – это разрушение одних ядер и образование других ядер. При разрушении ядра энергия затрачивается, при образовании нового ядра энергия выделяется. В общем случае эти энергии не равны друг другу, поэтому ядерные реакции могут протекать с выделением или поглощением энергии. Эта энергия в 10⁶ раз больше, чем при химической реакции!

Расчет энерговыделения на примере ядерной реакции:

Н + Н→ Не + n + 17,59 МэВ.

Такие ядерные реакции называются реакциями синтеза!

Ядерные реакции деления на примере реакции:

+200 МэВ.

Реакции распада на примере реакции: Ве→ 2· Не.

Сокращенная запись уравнения ядерной реакции. Например, реакцию n + N → C + р записывают в виде: N (n ,p) C.

IV. Задачи:

1. Одной из наиболее известных реакций термоядерного синтеза является реакция

слияния дейтерия и трития: Н + Н → Не + n. Какая энергия выделяется в этой реакции? Энергия связи дейтерия 2,228 МэВ, трития - 8,483 МэВ, гелия 28,294 МэВ.

Решение: В данной реакции происходит разделение ядер дейтерия и трития на составляющие их частицы, на что затрачивается энергия их связи, после чего образуется ядро гелия и теперь энергия выделяется. Тогда энергетический выход данной ядерной реакции Е = 28,294 МэВ – (2,228 МэВ + 8,483 МэВ) = 17,583 МэВ.

2. Образовавшееся в результате ядерной реакции неподвижное ядро испускает - квант с энергией 9,4 кэВ. Определите кинетическую энергию ядра после испускания - кванта.

3. В реакции N (α,р) О налетающая α-частица имеет кинетическую энергию 7,68 МэВ. Может ли происходить такая реакция? Если да, то чему равна полная кинетическая энергия продуктов реакции?

"Установленное Эйнштейном соотношение является основанием для даль­нейших, значительно более важных выводов. Радиоактивная отслойка является с этой точки зрения одной из возможностей получения из материи огромных запасов энергии, техническое использование таких запасов энергии в принципе не представляется невыполнимым, и совсем недавно Резерфорд получил, по-видимому, подобные количества энергии, - правда, в микроскопическом масштабе, когда ему удалось разложить азот путем радиоактивного расщепления. Но не нужно предаваться иллюзии, будто техническая добыча указанной здесь энергии является вопросом непосредственного будущего, и что этим будет достигнуто обесценивание угля; с другой стороны, нельзя возражать и против того, что тут раскрывается одна из серьезнейших технических проблем"

1918 г, В. Нернст

V. §§ 97 Упр. 13 № б

"Прибавь еще один оттенок к радуге..."

Шекспир

Урок 24. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ

ЦЕЛЬ УРОКА: Научить учеников рассчитывать энергетический выход ядерной реакции.

ТИП УРОКА: решение задач.

ОБОРУДОВАНИЕ: справочник, микрокалькулятор.

ПЛАН УРОКА: