Энергия связи. Дефект масс

1.

25.04.2025
9 класс

2. АТОМ

ЯДРО
ОБОЛОЧКА
НУКЛОНЫ
ПРОТОНЫ
НЕЙТРОНЫ
ЭЛЕКТРОНЫ

3. Ядерные силы ( сильное взаимодействие)-силы, действующие между нуклонами в ядре и обеспечивающие существование устойчивых ядер

• Являются силами притяжения
• Короткодействующие (~ 2•10-15м)
• Действуют одинаково между p-p p-n
n-n

4. Альфа - распад

Превращение атомных ядер, сопровождаемое
испусканием α-частиц, называется
альфа – распадом.
h•ν
А
A 4
4
Z
X Z 2Y 2
материнское дочернее
ядро
ядро
ядро
атома гелия
квант
энергии

5. Например:

238
Написать реакцию α-распада урана 92
U.

6. Например:

238
Написать реакцию α-распада урана 92
U.

7. Например:

238
Написать реакцию α-распада урана 92
U.
238
92
U
α
4
234
→ 2 He + 90Th

8. Бета - распад

Радиоактивные ядра могут выбрасывать
поток электронов, которые рождаются
согласно гипотезе Ферми в результате
превращения нейтронов в протоны в
соответствии с правилом смещения:
A
A
0
+
,
X
Y
Z
Z 1
1 e
т.е. массовое число ядра не изменяется.

9. Например:

Написать реакцию β-распада свинца
209
82
Pb .

10. Например:

Написать реакцию β-распада свинца
209
82
Pb .

11. Например:

Написать реакцию β-распада свинца
209
82
Pb e
0
1
+ 209
83 Bi
209
82
Pb .

12. ЗАКОНЧИ ФРАЗУ:

Давайте повторим:
ЗАКОНЧИ ФРАЗУ:
1. В результате альфа – распада
порядковый номер элемента в таблице
Менделеева……, массовое число…..
2. В результате бета – распада
порядковый номер элемента в таблице
Менделеева ……., массовое число….
3.Частицу, появляющуюся вместе с
электроном, в результате бета –
распада назвали …..

13. Давайте повторим:

1
2 Давайте повторим:
• В результате какого
• В результате какого
радиоактивного
радиоактивного
239
распада плутоний 94 Pu распада натрий 22
11 Na
превращается в уран
превращается в
235
магний 22
92 U
12 Mg
• Какой изотоп
образуется из урана
• Написать реакции
235
альфа – распада
U
92
238
урана
после двух бета –
92 U
и бета – распада
распадов?
свинца 209
82
Pb

14. Строение атомного ядра. Энергия связи атомных ядер

15. ЭНЕРГИЯ СВЯЗИ

- минимальная энергия, необходимая
для расщепления ядра на свободные нуклоны;
или энергия, выделяющаяся при слиянии свободных
нуклонов в ядро.

16. ЭНЕРГИЯ СВЯЗИ

Расчетная формула для энергии связи:
Eсв
2
= mc
(с - скорость света в вакууме)
1905 г. Открытие закона взаимосвязи массы
и энергии А.Эйнштейном

17. Видеофрагмент

18.

Энергия связи атомных ядер – та энергия, которая необходима для
полного расщепления ядра на отдельные частицы.
Закон сохранения энергии
энергия связи равна той энергии, которая
выделается при образовании ядра из отдельных частиц.
Уравнение Эйнштейна между массой и энергией:
E mc
2
Точнейшие измерения масс ядер
масса
покоя ядра Мя всегда меньше суммы масс покоя
слагающих его протонов и нейтронов:
M я Zm p Nmn
M Zm p Nmn M я
М 0
- дефект
массы.
Альберт Эйнштейн
(1879 - 1955)

19. ДЕФЕКТ МАСС Масса ядра всегда меньше суммы масс свободных нуклонов. Мя<Z·mp+(A-Z)·mn Дефект масс - недостаток массы ядра по

ДЕФЕКТ МАСС
Масса ядра всегда меньше суммы масс свободных нуклонов.
Мя<Z·mp+(A-Z)·mn
Дефект масс - недостаток массы ядра по сравнению с суммой
масс свободных нуклонов
Расчетная формула для дефекта масс:
m=(Z·mp+(A-Z)·mn) - Mя
Мя= масса ядра
mp= масса свободного протона
mn= масса свободного нейтрона
Z= число протонов в ядре
N= число нейтронов в ядре

20.

Уменьшение массы при образовании ядра из частиц уменьшается энергия
этой системы частиц на значение энергии связи Есв :
Есв Mc 2 (Zmp Nmn M я )c 2
• ядро образуется из частиц;
• частицы за счет действия ядерных сил на малых расстояниях устремляются с
огромным ускорением друг к другу;
Е
• излучаются γ- кванты с энергией
и массой М 2св.
Есв
с
Пример: образование 4 г гелия
сопровождается выделением такой же
энергии, что и сгорание 1,5 - 2 вагонов
каменного угла.

21. Удельная энергия связи

• Удельная энергия связи (Еуд) – энергия
связи, приходящаяся на одну ядерную
частицу от массового числа А.
• Максимальную энергию связи (8,6
МэВ/нуклон) имеют элементы с
массовыми числами от 50 до 60.
Ядра этих элементов наиболее
устойчивы.

22.

Уменьшение удельной энергии связи у легких элементов объясняется
поверхностными эффектами.
• Ядерные силы являются короткодействующими.
• Нуклоны, находящиеся на поверхности ядра, взаимодействуют с меньшим
числом соседей, чем нуклоны внутри ядра.
• Энергия связи нуклонов на поверхности меньше, чем у нуклонов внутри
ядра.
• Чем больше ядро, тем большая часть от общего числа нуклонов
оказывается на поверхности
энергия связи в среднем на один нуклон
меньше у легких ядер.
У тяжелых ядер удельная энергия связи уменьшается за счет растущей с
увеличением Z кулоновской энергии отталкивания протонов. Кулоновские
силы стремятся разорвать ядро.

23. Схема дефекта масс

N
mn
Мя
NP
P
mp

24. Масса и атомный вес некоторых частиц

1а.е.м. =1,6605·10-27кг;
с=3·108м/с
c2 = 9∙1016 м2/с2 = 8,9874∙1016Дж/кг
c2 =931,5 МэВ/а.ем.;
Частица
1МэВ=1,6022∙10-13Дж
Символ
Масса, кг
Масса в
физической
шкале а.е.м.
Электрон
0
1
е
9,1·10-31
0,00055
Протон
1
1
р
1,6726·10-27
1,0073
Нейтрон
1
0
n
1,6749·10-27
1,0087
Альфачастица
4
2
6,643·10-27
4,0028

25. Масса и атомный вес некоторых частиц

1а.е.м. =1,6605·10-27кг;
с=3·108м/с
c2 = 9∙1016 м2/с2 = 8,9874∙1016Дж/кг
c2 =931,5 МэВ/а.ем.;
Частица
1МэВ=1,6022∙10-13Дж
Символ
Масса, кг
Масса в
физической
шкале а.е.м.
Электрон
0
1
е
9,1·10-31
0,00055
Протон
1
1
р
1,6726·10-27
1,0073
Нейтрон
1
0
n
1,6749·10-27
1,0087
Альфачастица
4
2
6,643·10-27
4,0028

26. Определите дефект массы и энергию связи:

12 C
6
Мя=12,0111а.е.м. – 6mэ
mp=1,0073 а.е.м.
mn=1,0087 а.е.м.
6·mp+6·mn=6·(1,0073 а.е.м. +1,0087 а.е.м.)=12,096 а.е.м.
Мя=12,0111а.е.м.-6me=12,0111а.е.м.-6∙0,00055а.е.м.=12,0078а.е.м.
12,0078 < 12,096
Δm=12,096а.е.м. – 12,0078а.е.м.=0,0882а.е.м.
0,0882а.е.м. – дефект масс
1 а.е.м. = 1,66·10-27кг
0,0882а.е.м.·1,66·10-27 кг = 0,1464 · 10-27кг

27. Определите дефект массы:

12 C
6
0,0882а.е.м. – дефект масс
1 а.е.м. = 1,6605·10-27кг
0,0882а.е.м.·1,6605 ·10-27 кг = 0,1464 · 10-27кг
Есв=Δmc2
Есв=0,0882а.е.м.∙931,5 МэВ/а.ем.=82,1583МэВ
Есв=0,1464·10-27кг∙8,9874∙1016Дж/кг=1,3158∙10-11Дж
1МэВ=1,6022∙10-13 Дж
Есв=82,1583МэВ∙1,6022∙10-13 Дж=131,63∙10-13
Дж

28. Домашнее задание:

§62 (старый и новый учебник)
Рассчитать дефект масс и энергию связи
лития

29.

2. Закончите уравнение ядерных реакций:
35 Cl + 1 n → 1 p +
17
0
1
13 C + 1 p →
6
1
7 Li + 1 p → 2
3
1
10 B + 4 He → 1 n +
5
2
0
2412Mg + 42He → 27 Si +
14
56 Fe + 1 n → 56 Mn +
26
0
25