Практическое занятие № 20. Состав атомного ядра. Ядерные реакции.

Практическое занятие № 20. Состав атомного ядра. Ядерные реакции.

Цель: закрепить знания по теме «Физика атомного ядра», сформировать умения и навыки нахождения физической величины, её выражение из формулы при решении экспериментальных и расчетных задач.

Теоретические сведения.

Радиоак­тивность представляет собой самопроизвольное превраще­ние одних ядер в другие, сопровождаемое испусканием раз­личных частиц.

Для - и - распада действует правило смещения:

при -распаде ядро теряет положительный заряд , а масса его убывает на  атомных единицы массы. В результате элемент смещается на  клетки к началу периодической системы. Если - распад претерпевает элемент , то в результате по­лучается элемент

 :   ;

при -распаде из ядра вылетает электрон. Он символи­чески изображается , так как масса его очень мала. Пос­ле -распада элемент смещается на одну клетку к концу таб­лицы Менделеева:   .

При -распаде заряд не меняется, масса ядра меняется ничтожно мало.

Ядерные реакции – превращения атомных ядер, обусловленные их взаимодействием с элементарными частицами или между собой. Обычно происходят при бомбордировке тяжелых атомных ядер более легкими частицами (ядрами).

При записи ядерных реакций между левой и правой частями ставится знак «–». Это объясняется неодинаковой массой частиц до и после взаимодействия.

При ядерных реакциях выполняются законы сохранения электрического заряда, числа нуклонов, энергии и импульса:

-                   сумма порядковых номеров всех продуктов при ядерной реакции не изменяется;

-                   суммарное количество всех нуклонов при ядерной реакции не изменяется;

-                   полная энергия всех продуктов реакции не изменяется;

-                   сумма импульсов всех продуктов реакции не изменяется.

Обозначения некоторых элементарных частиц:    – электрон;     – протон;    – нейтрон;    – -частица;    – позитрон.

Энергия ядерной реакции: , где  – сумма масс частиц до реакции;  – сумма масс частиц после реакции. Если , то реакция идет с выде­лением энергии, если же , то реакция идет с поглощением энергии.

 – коэффициент взаимосвязи массы и энергии.

Задание 1. Решение задач.

1.                  Протактиний  -радиоактивен. С помощью правил «сдвига» и табли­цы элементов Менделеева определите, какой элемент получится с помощью этого распада.

2.                  В какой элемент превращается уран  после двух -распадов и одно­го -распада?

3.                  Пусть, например, установлено, что при бомбардировке изотопа алюминия  -частицами получают протон  и ядра какого-то эле­мента. Надо определить, что это за элемент.

4.                  При бомбардировке изотопа азота  нейтронами получается изотоп углерода , который оказывается -радиоактивным. Напишите уравнения ядер­ных реакций.

Выделяется или поглощается энергия при следующей реакции:   ?

Задание 2. Решение задач по вариантам.

I вариант.

1.                  В результате какого радиоактивного распада плутоний  превращается в уран ?

2.                  В результате какого радиоактивного распада натрий  превращается в магний ?

3.                  Ядерные реакции классифицируют по виду обстреливающей ядро частицы. Какая обстреливающая частица применялась в следующих реакциях:   ;   .

4.                  Допишите ядерные реакции: ;   ;   .

5.                  Написать ядерную реакцию, происходящую при бомбордировке бора  -частицами и сопровождающуюся выбиванием нейтронов.

II вариант.

1.                  В земной атмосфере все время происходит ядерная реакция, при которой космические нейтроны захватываются ядрами молекул земной атмосферы. При этом ядра азота превращаются в радиоактивный углерод . Напишите уравнение этой реакции.

2.                  Освобождается или поглощается энергия при следующих ядерных реакциях:   ;   ?

3.                  При обстреле ядер фтора  протонами образуется кислород . Сколько энергии освобождается при этой реакции и какие еще ядра образуются?

4.                  -частица, вылетевшая из ядра радия со скоростью , пролетев в воздухе , остановилась. Найти кинетическую энергию частицы, время торможения и ускорение.

5.                  Написать реакцию -распада радия . Сравнить импульсы и кинетические энергии образовавшихся ядер, считая, что до распада ядро радия покоилось.