Chào mừng các thầy cô giáo về dự hội giảng
Bài 56: Phản ứng hạt nhân
Trường THPT Bắc Đông Quan
Giáo viên: Nguyễn Chí Thành
Câu 1: Viết công thức độ hụt khối, năng lượng liên kết, năng lượng liên kết riêng?
Câu 2: Tính năng lượng liên kết riêng của các hạt nhân?
Cho: 1u=931(MeV/c2).
Câu 3: Tính năng lượng liên kết riêng của các hạt nhân?
Cho: 1u=931(MeV/c2).
Kiểm tra bài cũ
Câu 1:
Độ hụt khối:
Năng lượng liên kết:
Năng lượng liên kết riêng:
Câu 2: Năng lượng liên kết riêng của
: 1.11 MeV/nuclôn
: 2.83 MeV/nuclôn
: 7.04 MeV/nuclôn
Câu 3: Năng lượng liên kết riêng của
: 7.59 MeV/nuclôn
: 8.59 MeV/nuclôn
: 8.29 MeV/nuclôn
Phản ứng hạt nhân (tiết 2)
Nhiều nhà máy điện nguyên tử được xây dựng ở các nước công nghiệp cung cấp một lượng điện năng đáng kể:
3/4 tổng điện năng sản xuất hàng năm ở Pháp
Trên 1/3 ở Thụy Điển, Trên 30% ở Nhật.
Trên 12% ở Mỹ.
Các nhà máy điện nguyển tử hoạt động dựa vào năng lượng hạt nhân.
Vậy năng lượng hạt nhân là gì?
3.Năng lượng trong phản ứng hạt nhân
Xét phản ứng hạt nhân:
A + B  C + D (Giả sử A, B đứng yên)
Tổng khối lượng nghỉ của các hạt nhân A và B có bằng tổng khối lượng nghỉ của các hạt nhân C và D không?
Nhận xét: mA + mB  mC + mD
Đặt m0 = mA + mB, m = mC + mD
m0  m
a) m < m0
mc2 E < E0
Vậy có mấy trường hợp xảy ra với m và m0?
Chuyển bất đẳng thức của khối lượng nghỉ về bất đẳng thức của năng lượng nghỉ?
Nhận xét gì về bất đẳng thức này?
Nhận xét: Năng lượng của các hạt nhân trước phản ứng lớn hơn năng lượng sau phản ứng, vậy có một phần năng lượng toả ra từ phản ứng (theo định luật bảo toàn năng lượng).
Năng lượng toả ra thường gọi là năng lượng hạt nhân bằng: W =(m0 – m)c2
Năng lượng toả ra dưới dạng động năng của hạt C và D
Vậy năng lượng toả ra tính như thế nào?
Theo định luật bảo toàn năng lượng.Ta có W0 + E0 = E + W
Mà W0 = 0 ( A, B đứng yên )
Vậy W = E0 – E =(m0 – m)c2
Phản ứng hạt nhân (tiết 2)
3.Năng lượng trong phản ứng hạt nhân
m < m0
Nhận xét: Năng lượng của các hạt nhân trước phản ứng lớn hơn năng lượng sau phản ứng, vậy có một phần năng lượng toả ra từ phản ứng Năng lượng toả ra thường gọi là năng lượng hạt nhân bằng: W =(m0 – m)c2
Gọi m0 là độ hụt khối của các hạt ban đầu, m là độ hụt khối của các hạt sinh ra
m < m0 khi m > m0 hay
m < m0 vì sao?
Gọi M là tổng khối lượng của các nuclôn chưa liên kết thành hạt nhân nguyên tử
Xét
Vì m0 – m >0  m > m0
Trường hợp m < m0 xảy ra, khi các hạt sinh ra có độ hụt khối lớn hơn (tức là có năng lượng liên kết riêng lớn hơn) các hạt ban đầu, nghĩa là các hạt sinh ra bền vững hơn các hạt ban đầu
Từ bất đẳng m > m0 ta rút ra nhận xét gì?
Phản ứng hạt nhân (tiết 2)
3.Năng lượng trong phản ứng hạt nhân
m < m0
Nhận xét: Năng lượng của các hạt nhân trước phản ứng lớn hơn năng lượng sau phản ứng, vậy có một phần năng lượng toả ra từ phản ứng Năng lượng toả ra thường gọi là năng lượng hạt nhân bằng: W =(m0 – m)c2
b) m > m0
Tương tự như trường hợp m < m0. Các em hãy chứng minh phản ứng thu năng lượng và tìm biểu thức năng lượng W cần cung cấp cho phản ứng?
mc2 >m0c2 E > E0
Nhận xét: Năng lượng của các hạt nhân trước phản ứng nhỏ hơn năng lượng sau phản ứng, vậy phản ứng này không thể tự xảy ra được (theo định luật bảo toàn năng lượng)
Muốn phản ứng xảy ra phải cung cấp cho các hạt A, B một năng lượng W dưới dạng động năng.
Năng lượng cần cung cấp là:
W =(m – m0 )c2 + Wđ
Wđ: tổng động năng của các hạt sinh ra
Phản ứng này cần thu năng lượng tối thiểu là bao nhiêu?
Wmin =(m – m0 )c2 khi Wđ = 0
Theo định luật bảo toàn năng lượng.
Ta có W + E0 = E + Wđ
W = E – E0 + Wđ
W =(m – m0 )c2 + Wđ
Phản ứng hạt nhân (tiết 2)
3.Năng lượng trong phản ứng hạt nhân
m < m0
Nhận xét: Phản ứng toả năng lượng. Năng lượng toả ra thường gọi là năng lượng hạt nhân bằng: W =(m0 – m)c2
b) m > m0
Nhận xét: Phản ứng thu năng lượng. Muốn phản ứng xảy ra phải cung cấp cho các hạt A, B một năng lượng W dưới dạng động năng.
W =(m – m0 )c2 + Wđ
Phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng được ứng dụng trong nhiều thực tế. Chúng ta nghiên cứu hai loại phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng.
4.Hai loại phản ứng hạt nhân toả năng lượng
a) Phản ứng nhiệt hạch:
Là phản ứng hạt nhân trong đó hai hạt nhân loại rất nhẹ(số khối A < 10) hợp lại thành hạt nhân nặng hơn.Điều kiện phản ứng là nhiệt độ cao
Thế nào là phản ứng nhiệt hạch?
Nhận xét gì về năng lượng liên kết riêng của các hạt nhân trước và sau phản ứng?
Hạt nhân ; có năng lượng liên kết riêng tương ứng là 1,11MeV/nuclon và 2,83MeV/nuclon; còn hạt nhân có năng lượng liên kết riêng lớn hơn , bằng 7,04 MeV/nuclon.
Phản ứng hạt nhân (tiết 2)
3.Năng lượng trong phản ứng hạt nhân
m < m0
Nhận xét: Phản ứng toả năng lượng. Năng lượng toả ra thường gọi là năng lượng hạt nhân bằng: W =(m0 – m)c2
b) m > m0
Nhận xét: Phản ứng thu năng lượng. Muốn phản ứng xảy ra phải cung cấp cho các hạt A, B một năng lượng W dưới dạng động năng.
W =(m – m0 )c2 + Wđ
4.Hai loại phản ứng hạt nhân toả năng lượng
a) Phản ứng nhiệt hạch:
b) Phản ứng phân hạch:
Là phản ứng hạt nhân trong đó một hạt nhân nặng vỡ thành hai mảnh nhẹ hơn(có khối lượng cùng cỡ)
Thế nào là phản ứng phân hạch?
Nhận xét gì về năng lượng liên kết riêng của các hạt nhân trước và sau phản ứng?
3. Năng lượng trong phản ứng hạt nhân
m < m0 Phản ứng toả năng lượng
năng lượng toả ra thường gọi là năng lượng hạt nhân bằng:W =(m0 – m)c2
Năng lượng toả ra dưới dạng động năng của hạt C và D
m > m0 Phản ứng thu năng lượng
Năng lượng cần cung cấp là W =(m – m0 )c2 + Wđ
Wđ: tổng động năng của các hạt sinh ra

Wmin =(m – m0 )c2 khi Wđ = 0
4.Hai loại phản ứng hạt nhân toả năng lượng
Phản ứng nhiệt hạch: là phản ứng hạt nhân trong đó hai hạt nhân loại rất nhẹ(số khối A < 10) hợp lại thành hạt nhân nặng hơn.Điều kiện phản ứng là nhiệt độ cao
Phản ứng phân hạch: là phản ứng hạt nhân trong đó một hạt nhân nặng vỡ thành hai mảnh nhẹ hơn(có khối lượng cùng cỡ)
Phản ứng hạt nhân (tiết 2)
củng cố
Nhóm 1: Hạt  đập vào hạt nhân Al đang đứng yên gây ra phản ứng:
Phản ứng tỏa hay thu bao nhiêu năng lượng?
Cho khối lượng các hạt nhân : m()=4,0015(u), m(Al) = 26,9745(u),
m(P) = 29,9701(u), m(n) = 1,0087(u).
1(u) = 931(MeV/c2).
Nhóm 2:Chỉ ra phản ứng phân hạch và nhiêt hạch.Tính năng lượng toả ra khi 1kg 3He được tạo ra theo phản ứng b
Nhóm 3: Trả lời câu hỏi C5 sách giáo khoa.
Tính năng lượng toả ra khi 1kg urani U235 bị phân hạch theo phản ứng 54.7 sách giáo khoa.
Nhóm 4: Hạt nhân . U234 phóng xạ phát ra hạt α. Viết phương trình phóng xạ.Tính năng lượng tỏa ra trong phóng xạ trên.
Biết m(U234) = 233,9904u; m(Th230)=229,9737u; m(He) = 4,0015u
1u= 931(MeV/c2).
a
b
củng cố
Nhóm 1:
Nhóm 2:
Nhóm 3:
Nhóm 4:
Ta có: m0= m+ mAl = 30.976u
m = mn +mP = 30.9788u
m > m0 phản ứng thu năng lượng
Năng lượng thu là:
W =(m – m0 )c2=
=(30.9788-30.976)u x 931=2.61MeV
Phương trình phóng xạ:
Ta có: m0= mU= 233.9904u
m = m +mTh = 233.9752u
m < m0 phản ứng toả năng lượng
Năng lượng toả ra là:
W =(m0 – m )c2=
=(233.9904-233.9752)u x 931 =14.1512MeV
Ta có:
W = N x 3,2 = 6,42144.1026 MeV
Phản ứng phân hạch là phản ứng a
Phản ứng nhiệt hạch là phản ứng b
Ta có:
W = N x 185 = 4,74.1026 MeV
Hướng dẫn về nhà
Về nhà các em làm các bài tập 1,2,3,4
sách giáo khoa và đọc trước bài 55
Ottô Han (người Đức-nobel hoá năm 1944) và Meiner (người Đức gốc Do Thái) là những người đầu tiên tìm ra sự phân hạch