Sơ lược kiến thức trọng tâm Vật Lý 12 - 2015 (Bài tập tự luyện theo từng chương)

Sơ lược kiến thức trọng tâm Vật Lý 12
HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ
+ Các nơtron sinh ra sau mỗi phân hạch của urani (hoặc plutoni, …) lại có thể bị hấp thụ bởi
các hạt nhân urani (hoặc plutoni, …) khác ở gần đó, và cứ thế, sự phân hạch tiếp diễn thành
một dây chuyền. Số phân hạch tăng lên rất nhanh trong một thời gian rất ngắn, ta có phản ứng
phân hạch dây chuyền.
+ Điều kiện xảy ra phản ứng phân hạch dây chuyền: muốn có phản ứng dây chuyền ta phải xét
tới số nơtron trung bình k còn lại sau mỗi phân hạch (còn gọi là hệ số nhân nơtron) có thể gây
ra phân hạch tiếp theo.
- Nếu k < 1 thì phản ứng dây chuyền không xảy ra.
- Nếu k = 1 thì phản ứng dây chuyền tiếp diễn nhưng không tăng vọt, năng lượng tỏa ra không
đổi và có thể kiểm soát được. Đó là chế độ hoạt động của các lò phản ứng hạt nhân.
- Nếu k > 1 thì dòng nơtron tăng liên tục theo thời gian, phản ứng dây chuyền không điều
khiển được, năng lượng tỏa ra có sức tàn phá dữ dội (dẫn tới vụ nổ nguyên tử).
Để giảm thiểu số nơtron bị mất vì thoát ra ngoài nhằm đảm bảo có k ≥ 1, thì khối lượng
nhiên liệu hạt nhân phải có một giá trị tối thiểu, gọi là khối lượng tới hạn m th . Với 235 U thì m th
vào cỡ 15 kg; với 239 Pu thì m th vào cỡ 5 kg.
* Phản ứng nhiệt hạch
Khi hai hạt nhân nhẹ kết hợp lại để tạo nên một hạt nhân nặng hơn thì có năng lượng tỏa ra.
2
Ví dụ:
1
H + 2 1
H → 3 2
He + 0n 1 + 4 MeV.
2
1
H + 3 1H → 3 2
He + 0n 1 + 17,6 MeV.
Phản ứng kết hợp hạt nhân chỉ xảy ra ở nhiệt đô rất cao nên gọi là phản ứng nhiệt hạch.
* Năng lượng của phản ứng nhiệt hạch
Phản ứng nhiệt hạch là phản ứng tỏa năng lượng.
Phản ứng nhiệt hạch trong lòng Mặt Trời và các ngôi sao là nguồn gốc năng lượng của
chúng.
Tính theo từng phản ứng thì mỗi phản ứng nhiệt hạch tỏa năng lượng nhỏ hơn mỗi phản
ứng phân hạch nhưng tính theo khối lượng nhiên liệu thì phản ứng nhiệt hạch tỏa năng lượng
lớn hơn nhiều so với phản ứng phân hạch: năng lượng tỏa ra khi tổng hợp 1 gam hêli gấp 10
lần năng lượng tỏa ra khi phân hạch 1 gam urani và gấp 200 triệu lần năng lượng tỏa ra khi đốt
1 gam cacbon.
B. CÁC CÔNG THỨC
Hạt nhân
A Z
X , có A nuclôn; Z prôtôn; N = (A – Z) nơtrôn.
Đồng vị: là những nguyên tử mà hạt nhân của chúng có cùng số prôtôn Z (cùng vị trí trong
bảng hệ thống tuần hoàn), nhưng có số nơtron N khác nhau.
Đơn vị khối lượng nguyên tử: 1u = 1,66055.10 -27 kg = 931,5 MeV/c 2 .
Số Avôgađrô: N A = 6,022.10 23 mol -1 .
m
Số hạt nhân trong m gam chất đơn nguyên tử: N = N
A .
A
m0
Khối lượng động: m = ; năng lượng toàn phần: E = mc 2 m0
= c 2 ; năng lượng
2
2
v
v
1−
1−
c c
nghĩ: E 0 = m 0 c 2 ; động năng W đ = E – E 0 = mc 2 – m 0 c 2 =
2
- Trang 148/233 -
m
0
v
1−
c
2
2
c 2 – m 0 c 2 .
Với phôtôn: ε = hc
λ = m phc 2 2
h
m ph =
cλ ; m 0ph = m ph 1− v = 0 vì phôtôn chuyển động
c 2
với vận tốc bằng vận tốc ánh sáng hay nói cách khác không có phôtôn đứng yên.
2