上课高三原子物理19.7-17.8 核反应、核能与裂变、聚变.ppt

核聚变的利用——氢弹 核聚变的利用——可控热核反应 核聚变的利用——可控热核反应 核聚变的利用——可控热核反应 核聚变普遍存在于宇宙中 * * * 益阳市箴言中学 王开榜 核反应 电子 原子核 在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应． 中子和质子最初就是通过原子核的人工转变这一核反应发现的： 核反应 + → + 粒子 粒子轰击氮核→质子 质子 + → + 粒子 粒子轰击铍核→中子 中子 和衰变过程一样，核反应中，质量数和电荷数都守恒． 化学反应中，往往要吸热或放热，类似的核反应中也伴随着能量的变化． 质能方程 中子 质子 氘核 2.2MeV（ ） 核反应放出的能量叫做核能 物理学家研究质子、中子和氘核之间的关系发现： 质能方程 中子 （mn） 质子 （mp） 氘核 （m） 精确的计算表明氘核的质量比中子和质子的质量之和要小一些． 质量亏损 〓 质能方程 物体的能量和质量之间存在着某种联系： 爱因斯坦 物体的能量和质量之间存在密切的联系，他们的关系是： 核子在结合成原子核时出现质量亏损，要放出能量，大小为： 质能方程 裂变 核反应 吸收能量 放出能量 核子结合成原子核 有些重核分裂成中等质量的核 有些轻核结合成中等质量的核 研究表明：原子核的质量虽然随着原子序数的增大而增大，但是二者之间并不成正比关系，其核子的平均质量与原子序数有如图的关系： 核子的平均质量是： 原子核的质量 核子数 裂变与聚变 核子平均质量 核子的平均质量与原子序数之间的关系 裂变 聚变 物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能的反应叫做裂变．把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反映叫做聚变． 裂变与聚变 〓 裂变 〓 聚变 在消耗相同质量的核燃料时，聚变比裂变能释放更多的能量． 1939年12月，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼发现，用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，释放出的中子又引起了其他铀核的裂变，也就是链式反应． 铀核的裂变 点击观看动画 铀核裂变的产物是多种多样的，一种典型的反映是裂变为钡和氪，同时放出三个中子，其核反应方程是： 铀核的裂变 + → + + 裂变中释放出巨大的能量，在上述裂变中，裂变后的总质量小于裂变前的总质量，质量亏损： 释放出的能量为 1kg铀全部裂变，它放出的能量超过2800t标准煤完全燃烧时释放的能量． “小玩意儿”钚装药重6.1千克，TNT当量2.2万吨，试验中产生了上千万度的高温和数百亿个大气压，致使一座30米高的铁塔被熔化为气体，并在地面上形成一个巨大的弹坑． 在半径为400米的范围内，沙石被熔化成了黄绿色的玻璃状物质，半径为1600米的范围内，所有的动植物全部死亡． “原子弹之父” 奥本海默在核爆观测站里感到十分震惊，他想起了印度一首古诗：“漫天奇光异彩，有如圣灵逞威，只有一千个太阳，才能与其争辉．我是死神，我是世界的毁灭者．” 原子弹 美国原子弹突袭广岛和长崎造成了巨大的毁伤．在长崎投掷的原子弹爆炸后形成的蘑菇状云团，爆炸产生的气流、烟尘直冲云天，高达12英里多．广岛市区80%的建筑化为灰烬，64000人丧生，72000人受伤，伤亡总人数占全市总人口的53%．长崎市60%的建筑物被摧毁，伤亡86000人，占全市37% ． 原子弹 原子弹 中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图 核反应堆： ??? 石墨作用：作减速剂 ??? 镉棒作用：控制链式反应速度 ??? 水泥防护层作用：防止铀核裂变产物发出各种射线对人体危害 轻核的聚变 例如：一个氘核和一个氚核结合成一个氦核（同时放出一个中子）时，释放17.6MeV的能量，平均每个核子放出的能量在3MeV以上，比裂变反应中平均每个核子释放的能量大3～4倍．这时的核反应方程式是： 因此只要有了氘核和适当的装置，运用三个氘核便可以得到大约21.6MeV的能量： 根据所给数据,计算下面核反应放出的能量: 氘核的质量：mD＝2.014102u 氚核的质量：mT＝3.016050u 氦核的质量：mα＝4.002603u 中子的质量：mn=1.008665u 轻核的聚变 如何能使轻核发生聚变呢 1、必须让轻核的距离非常接近 2、必须让轻核具有很大的动能 需要克服极大的库仑斥力 轻核的聚变 如何能让轻核具有很大的动能使核聚变反应发生呢 可以将轻核加热到很高的温度 当物质达到几百万摄氏度以上的高温时，剧烈的热运动使得一部分原子核已经具有足够的动能，可以克服相互之间的库仑斥力，在碰撞时发生聚变．因此，