Вопрос 34.

Атомные ядра

В 1932 году русский физик Иваненко и немецкий физик Гейзенберг независимо друг от друга предложили протонно-нейтронную модель ядра. Согласно этой модели, атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Ядерные частицы получили название - нуклоны. Так как массы протона и нейтрона мало отличаются друг от друга и равны 1а.е.м.( mp=1.00728 .mn=1.00866), то массовое число А определяет общее число нуклонов в ядре. Число протонов в ядре, очевидно, равно зарядовому числу (Z). Тогда число нейтронов N=A-Z. Согласно протонно-нейтронной модели ядра, изотопы - это ядра, содержащие одинаковое число протонов, но различное число нейтронов. Яд.силы Протоны, имеющиеся в ядре, отталкиваются друг от друга кулоновскими силами. Однако это не приводит к разрушению ядер. Очевидно, между нуклонами в ядре действуют силы притяжения неэлектрической природы. Эти силы получили название ядерных. Взаимодействие нуклонов получило название сильного взаимодействия.  Свойства ядерных сил: а) зарядовая независимость; б) короткодействующий характер (ядерные силы действуют на расстояниях, не превышающих 2·10^-15 м); в) насыщаемость (ядерные силы удерживают друг возле друга не больше определенного числа нуклонов). Энергия, которую необходимо затратить, чтобы полностью разобщить нуклоны, составляющие ядро, называется энергией связи ядра. Эту энергию легко найти, используя закон сохранения энергии и закон пропорциональности полной энергии и массы => E=mc^2, где с-скорость света. => изменение энергии системы пропорционально изменению массы системы: Е=m·c^2. Сумма масс нуклонов больше массы ядра, которое состоит из этих нуклонов( у гелия масса нуклонов образующих ядро = 4,0320, а масса ядра=4,0016 => дефект масс ядра m=4,0320-4,0016=0,03 а.е.м. что составляет 5*10^-29кг, тогда энергия связи Е= mc^2=5*10^-29*9*1016=4,5*10^-12Дж.Ядра атомов разных элементов обладают разной энергией связи. Наибольшей энергией связи обладают ядра атомов из средней части таблицы элементов. У тяжелых и у легких ядер энергия связи меньше. При ядерной реакции деления ядра тяжелого элемента образуются два ядра из средней части периодической таблицы. При этом выделенная энергия равная разности энергии связи ядра радиоактивного элемента и энергии связи ядер- продуктов распада. Ядерная энергия выделяется и при реакции синтез ядер легких элементов в одно ядро

Вопрос 35.

Радиоактивный распад ведет к постепенному уменьшению числа атомов радиоактивного элемента. Он имеет случайный характер. То есть невозможно предсказать заранее, когда и какой именно атом распадается. Можно говорить только о вероятности распада каждого атома за определенный промежуток времени. Число атомов dN, распадающихся за время dt, пропорционально времени и общему числу N атомов радиоактивного элемента: dN=- λNdt (1) Где λ- кефф пропорциональности (постоянная распада данного элемента). Знак минус показывает что число радиоактивных атомов с течением времени уменьшается. Из (1) => λ= -dN/Ndt, то есть постоянная распада равна относительному уменьшению числа атомов за единицу времени. Интегрируя (1) получим N=N₀e^-λt где N₀ – число атомов в момент времени t₀, а N- число атомов в момент времени t (спустя t секунд после начала отсчета времени). Мы получили закон радиоактивного распада.

т.е. число атомов радиоактивного элемента быстро убывает с течением времени.