Ядерные реакции

Ядерные реакции Цель урока: преобразования ядер химических элементов. Тип урока: комбинированный урок. ознакомить учащихся с возможностью ПЛАН УРОКА Контроль знаний 15 мин. Самостоятельная работа № 13 «Атомное ядро. Ядерные силы. Радиоактивность» Изучение нового материала 22 мин. 1. Ядерные реакции. 2. Энергетический выход ядерных реакций Закрепление изученного материала 8 мин.1. Учимся решать задачи. 2. Контрольные вопросы ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА 1. Ядерные реакции Первая ядерная реакция была осуществлена Э. Резерфордом в 1919 году во время опытов по обнаружению протонов в продуктах распада ядер. Резерфорд бомбардировал атомы Азота α-частицами. После столкновения частиц происходила ядерная реакция, протекавшая по такой схеме: Изменения атомных ядер при взаимодействии их друг с другом или другими частицами называются ядерными реакциями. Ядерные реакции могут протекать при бомбардировке атомов быстрыми заряженными частицами (протоны, нейтроны, α- частицы, ионы). Первая реакция такого рода былаосуществлена в 1932 году с помощью протонов большой энергии, полученных на ускорителе: Однако наиболее интересными для практического использования являются реакции, протекающие в результате взаимодействия ядер с нейтронами. Так как нейтроны лишены заряда, они беспрепятственно могут проникать в атомные ядра и вызывать их преобразования. Выдающийся итальянский физик Э. Ферми первым начал изучать реакции, вызываемые нейтронами. Он обнаружил, что ядерные превращения обусловливают не только быстрые, но и медленные нейтроны, движущихся с тепловыми скоростями. Чтобы могла произойти ядерная реакция, необходимо, чтобы ядро и частица (или два ядра) сблизились на очень малое расстояние - такое, чтобы между ними начали действовать ядерные силы, которые характеризуются малым радиусом действия. Если обе начальные частицы положительно заряжены, то в случае их сближения между ними возникают большие электростатические силы отталкивания, для преодоления которых необходима значительная начальная энергия частиц. Открытие нейтрона в корне изменило представление об условиях протекания ядерных реакций. Оказалось, что для этого не обязательно нужны частицы с большими кинетическими энергиями. Поскольку нейтрон не имеет электрический заряд, он не отталкивается от ядра и беспрепятственно проникает в него, вызывая ядерную реакцию. 2. Энергетический выход ядерных реакций Ядерные реакции могут происходить как с поглощением энергии, так и с выделением энергии. Тип реакции легко определить по массам ядер или частиц, вступающих в реакцию и являются продуктами этой реакции. Если суммарная масса ядер и частиц уменьшается после реакции на Δm, то энергия покоя уменьшается на ΔЕ = Δmс2. Согласно закону сохранения энергии именно такая энергия должна выделиться в результате ядерной реакции. В таком случае говорят о энергетический выход ΔЕ ядерной реакции.Если суммарная масса ядер и частиц увеличивается после реакции на Δm, то энергия покоя увеличивается на ΔЕ = Δmс2, то есть соответствующая энергия при такой реакции поглощается. Если не учитывать энергию γ-квантов, то кинетическая энергия продуктов реакции должна быть на ΔЕ меньше кинетической энергии ядер и частиц, вступивших в реакцию. Энергетический выход реакции можно определить и по разности суммарной энергии связи ядер, образующихся и исходных ядер. Энергия ядерной реакции: где ΣМi - сумма масс частиц, вступающих в ядерную реакцию; ΣМk - сумма масс частиц, образующихся в а. е. м. Если Q > 0 - реакция называется екзоенергетичною, поэтому что происходит с выделением энергии. Если Q 0 - реакция называется ендоенергетичною и для его возбуждения необходимо затратить энергию (например, ускорить частицы, то есть передать им достаточную кинетическую энергию). ВОПРОС К УЧАЩИМСЯ В ХОДЕ ИЗЛОЖЕНИЯ НОВОГО МАТЕРИАЛА 1. Какие законы сохранения выполняются во время ядерных реакций? 2. Почему нейтроны оказываются наиболее удобными участками для бомбардировки атомных ядер? 3. В чем главное отличие ядерных реакций на нейтронах от ядерных реакций, обусловленных заряженными частицами? 4. При каких условиях ядерные реакции происходят с выделением энергии? 5. При каких условиях ядерные реакции происходят с поглощением энергии?ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА 1). Качественные вопросы 1. Для чего нужны в ядерных реакциях ускорители? 2. Состоялся спонтанный распад ядра. Выделилась ли энергия во время этого распада? Ответ обоснуйте. Решение Выделилась. В результате самопроизвольного распада ядро переходит в состояние с меньшей энергией - в более устойчивое состояние. 2). Учимся решать задачи 1. Написать недостающие обозначения в следующих ядерных реакциях: 2. Во время обстрела мишени протонами образуется магний-24 и вылетают α-частицы. Запишите уравнение ядерной реакции, что происходит. ЧТО МЫ УЗНАЛИ НА УРОКЕ · Изменения атомных ядер при взаимодействии их друг с другом или другими частицами называются ядерными реакциями. · Энергетическим выходом ядерной реакции называют разницу энергии покоя частиц до и после реакции: · Если Q > 0 - реакция называется екзоенергетичною, потому что идет с выделением энергии. · Если Q 0 - реакция называется ендоенергетичною и для его возбуждения необходимо затратить энергию.Домашнее задание 1. § 31 (п. 1).