Ответы на вопросы к госу по МПФ (стр. 13 из 13)
потенциальная энергия - это энергия взаимодействия тел (земля - тело, электрон - ядро).
Существует устойчивая система обладающая энергией связи.
Дают определение: Под энергией связи ядра понимают ту энергию, которая необходима для полного расщепления ядра на отдельные нуклоны.
На основе закона сохранения энергии можно утверждать, что энергия связи равна той энергии, которая выделяется при образовании ядра из отдельных частиц. Затем выдвигается вопрос: "Как найти энергию связи?"
Обращают внимание, что очное измерение масс ядер показывает, что масса покоя ядра всегда меньше суммы масс покоя слагающих его протонов и нейтронов. [Mя<Zmp+Nmn]
Существует дефект масс:
.Уменьшение массы при образовании ядра из нуклонов означает, что при этом уменьшается энергия этой системы нуклонов на величину энергии связи.
.Необходимо предложить учащимся решать ряд задач по нахождению энергии связи ядер, но для этого необходимо уточнить, что дефекту масс в 1а.е.м. соответствует энергия 931МэВ.
После этого необходимо предложить учащимся рассчитать энергию связи некоторых элементов и убедиться, что в среднем она равна 8 МэВ/кулон, например для Не, энергия вязи 27МэВ. Учитывая, что в ядре входят 4 нуклона найдем удельную энергию связи: 27/4=6,8 МэВ/нуклон. Необходимо это сделать для нескольких элементов, что позволит построить график зависимости удельной энергии связи от массового числа.
Заметим, что элементы, находящиеся в средней части периодической системы А=50..60, т.е. железо и близкие к нему по порядковому номеру элементы, имеют максимальную удельную энергию связи 9МэВ/нуклон. Поэтому ядра всех этих элементов наиболее устойчивы.
Затем переходят к ядерным силам. Т.к. ядро весьма устойчиво, то p и n должны удерживаться внутри очень большими силами. Желательно показать учащимся те факты из которых вытекает существование ядерных сил.
План раскрытия материала:
Т.к. размер ядра очень мал, а кулон сила возрастающая пропорционально
, то электростатическая сила отталкивания между протонами в ядре велика, между тем ядра атомов устойчивы, это заставляет предположить, что между нуклонами в ядре действуют другие силы - ядерные, которые способны преодолеть силы нуклонового отталкивания между протонами.Ядерные силы зарядонезависимы, т.е. взаимодействие p с n, n c n, p c p примерно одинаковы.
Ядерные силы короткодействующие. Т.е. действуют на малых расстояниях порядка 1,5 - 2,2 10-15.
Из того факта, что удельная энергия связи не возрастает в ядрах пропорционально числу нуклонов А, следует, что для ядерных сил характерно насыщение, т.е. каждый нуклон взаимодействует лишь с ближайшими соседями, а не со всеми А-1 нуклонами, находящимися в ядре.
26. Методика изучения главы "Физические основы атомной энергетики"
Основным средством получения радиоактивных изотопов являются ядерные реакции.
Ядерными реакциями называются изменение атомных ядер при взаимодействии их с элементарными частицами или друг с другом.
Ядерные реакции обычно протекают в два этапа:
частица "снаряд" проникает в ядро - "мишень" в результате чего образуется составное ядро, находящееся в возбужденном состоянии.
Ядро переходит в менее возбужденное состояние и испускает при этом частицы.
Первая ядерная реакция на быстрых протонах была осуществлена в 1932 году.
После фотографирования этой реакции в камере Вильсона была найдена скорость альфа частиц (ядра атомов гелия). Зная скорость можно вычислить энергию этих частиц. Она оказалась эквивалентна массе, вычисленной по формуле Эйнштейна.
Затем изучают цепную ядерную реакцию:
, 
, 
, 
.Уран 239 (92) является бета-радиокатализатором и в результате выброса бета частиц (быстрых электронов) Np 239 (93) является бета радиоактивным.
.Первый атомный реактор был построен в США в 1942 году группой ученых под руководством Ферми.
Термоядерные реакции - это реакции слияния легких ядер при высокой температуре.
В таких реакциях выделяется энергия в 17,6 МэВ, что составляет примерно 3,5МэВ на нуклон.