Состав атомного ядра и его размеры. Ядерные силы. Модели ядра. Энергия связи и дефект массы ядра. Удельная энергия связи.

Ядро состоит из протонов (положительно заряженных частиц) и нейтронов (нейтральных частиц). Протоны и нейтроны называются нуклонами.

Обозначение ядра элемента Состав атомного ядра и его размеры. Ядерные силы. Модели ядра. Энергия связи и дефект массы ядра. Удельная энергия связи. - student2.ru , A – массовое число (сумма протонов и нейтронов в ядре), Z –зарядовое число (число протонов).

Нуклоны внутри ядра удерживаются короткодействующими ядерными силами, которые относятся к сильному взаимодействию.

Дефектом массы ∆m называют разность масс покоя всех нуклонов, составляющих ядро и самого ядра.

Состав атомного ядра и его размеры. Ядерные силы. Модели ядра. Энергия связи и дефект массы ядра. Удельная энергия связи. - student2.ru ,

Где mp, mn, mя – массы протона, нейтрона и ядра, соответственно.

Энергия связи ядра – это энергия, которую надо сообщить ядру, чтобы разъединить его на нуклоны.

Состав атомного ядра и его размеры. Ядерные силы. Модели ядра. Энергия связи и дефект массы ядра. Удельная энергия связи. - student2.ru

Удельная энергия связи - энергия связи на один нуклон – Состав атомного ядра и его размеры. Ядерные силы. Модели ядра. Энергия связи и дефект массы ядра. Удельная энергия связи. - student2.ru

Для всех элементов периодической таблицы Менделеева, зависимость удельной энергии связи элементов от их массового числа имеет вид:

Состав атомного ядра и его размеры. Ядерные силы. Модели ядра. Энергия связи и дефект массы ядра. Удельная энергия связи. - student2.ru

Рис.1. Зависимость удельной энергии связи элементов от их массового числа

Максимальную удельную энергию связи (8,6 МэВ/нуклон) имеют элементы с массовыми числами от 50 до 60, т. е. железо и близкие к нему по порядковому номеру элементы. Ядра этих элементов наиболее устойчивы.

У тяжелых ядер удельная энергия связи уменьшается за счет растущей с увеличением Z кулоновской энергии отталкивания протонов. Кулоновские силы стремятся разорвать ядро. Поэтому для них характерны реакции деления. При этом на один нуклон выделяется энергия, равная разности удельных энергий связи между конечным и начальным элементом (рис.1). Из рис.1 видно, что еще большая энергия может выделиться при реакции синтеза более тяжелых ядер из более легких.

Изменение энергии при ядерной реакции определяется соотношением

Состав атомного ядра и его размеры. Ядерные силы. Модели ядра. Энергия связи и дефект массы ядра. Удельная энергия связи. - student2.ru

где åM1—сумма масс частиц до реакции и åM2—сумма масс частиц после реакции. Если åM1 > åM2, то реакция идет с выделением энергии, если же åM1 < åM2, то реакция идет с поглощением энергии.

Радиоактивность. Закон радиоактивного распада.

Радиоактивность – это способность ядер некоторых элементов самопроизвольно распадаться с образованием ядер других элементов и α, β, γ излучения:

α излучение – поток ядер гелия (α частиц),

β излучение – поток быстрых электронов (или позитронов),

γ излучение – поток наибольшее высокоэнергетических квантов.

Закон радиоактивного распада имеет вид

Состав атомного ядра и его размеры. Ядерные силы. Модели ядра. Энергия связи и дефект массы ядра. Удельная энергия связи. - student2.ru ,

где No –количество атомов при t=0, N – при t, T1/2 – период полураспада (время, за которое распадается половина ядер).

Активность радиоактивного элемента – число распадов в единицу времени

Состав атомного ядра и его размеры. Ядерные силы. Модели ядра. Энергия связи и дефект массы ядра. Удельная энергия связи. - student2.ru

(измеряется в Бк =1 распад в секунду или в Ku=3.7 1010 Бк)

Закон радиоактивного распада можно также записать в форме

Состав атомного ядра и его размеры. Ядерные силы. Модели ядра. Энергия связи и дефект массы ядра. Удельная энергия связи. - student2.ru ,

где l— постоянная радиоактивного распада.

Состав атомного ядра и его размеры. Ядерные силы. Модели ядра. Энергия связи и дефект массы ядра. Удельная энергия связи. - student2.ru .

Активность А радиоактивного изотопа

Состав атомного ядра и его размеры. Ядерные силы. Модели ядра. Энергия связи и дефект массы ядра. Удельная энергия связи. - student2.ru ,

где Ao — активность изотопа в начальный момент времени.

Наши рекомендации