Lực hạt nhân là gì? Phản ứng hạt nhân là gì? Công thức tính năng lượng liên kết, năng lượng tỏa ra - Vật lý 12 bài 36

Nội dung bài viết này sẽ giúp các em hiểu khái niệm lực hạt nhân là gì? Phản ứng hạt nhân là gì? Công thức tính năng lượng liên kết của hạt nhân; Công thức tính năng lượng tỏa ra hay thu vào trong phản ứng hạt nhân, và các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân.

• Giải bài tập Vật lí 12 bài 36: Giải bài tập 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 trang 186, 187 SGK Vật lý 12 bài 36

I. Lực hạt nhân

- Các nuclôn trong hạt nhân hút nhau bằng các lực rất mạnh gọi là lực hạt nhân.

- Lực hạt nhân không có cùng bản chất với lực tĩnh điện hay lực hấp dẫn. Lực hạt nhân lớn hơn rất nhiều so với các loại lực khác nên gọi là lực tương tác mạnh.

- Lực hạt nhân chỉ phát huy tác dụng trong phạm vi kích thước hạt nhân.

II. Năng lượng liên kết của hạt nhân

1. Độ hụt khối là gì?

- Khối lượng của một hạt nhân luôn luôn nhỏ hơn tổng khối lượng của các nuclôn tạo thành hạt nhân đó.

- Độ chênh lệch khối lượng đó gọi là độ hụt khối của hạt nhân, kí hiệu ∆m.

 ∆m = Zm_p + (A - Z )m_n - m_X

 Trong đó:

 m_p là khối lượng của prôtôn

 m_n là khối lượng của nơtron

 m_x là khói lượng của hạt nhân 

2. Năng lượng liên kết hạt nhân

- Năng lượng liên kết của một hạt nhân được tính bằng tích của độ hụt khối của hạt nhân với thừa số c².

 W_lk = ∆mc² = [Zm_p + (A - Z)m_n - m_x]c²

- Năng lượng liên kết hạt nhân còn gọi là năng lượng tối thiểu để phá vỡ hạt nhân.

3. Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân

- Năng lượng liên kết riêng W_lkr của mỗi hạt nhân là năng lượng tính cho 1 nuclôn trong hạt nhân:

- Để so sánh tính bền vững của hạt nhân người ta dựa vào năng lượng liên kết riêng. Nếu hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững.

III. Phản ứng hạt nhân là gì?

1. Định nghĩa và đặc tính phản ứng hạt nhân

- Phản ứng hạt nhân là quá trình biến đổi của hạt nhân này thành hạt nhân khác.

• Phản ứng hạt nhân tự phát

- Là quá trình tự phân rã của một hạt nhân không bền vững thành các hạt nhân khác.

• Phản ứng hạt nhân kích thích

- Quá trình các hạt nhân tương tác với nhau tạo ra các hạt nhân khác.

• Đặc tính của phản ứng hạt nhân

- Biến đổi các hạt nhân

- Biến đổi các nguyên tố

- Không bảo toàn khối lượng nghỉ

2. Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân

a) Định luật bảo toàn điện tích.

b) Định luật bảo toàn số nuclôn (bảo toàn số A).

c) Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần.

d) Định luật bảo toàn động lượng.

Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân:

Được thể hiện bằng các hệ thức sau:

- Định luật bảo toàn điện tích:

 Z₁ + Z₂ = Z₃ + Z₄ (các số Z có thể âm)

- Định luật bảo toàn số nuclôn:

 A₁ + A₂ = A₃ + A₄ (các số A có thể âm)

3. Năng lượng phản ứng hạt nhân

- Phản ứng hạt nhân có thể tỏa năng lượng hoặc thu năng lượng:

  W = (m_trước - m_sau)c²  

- Nếu W > 0  thì phản ứng tỏa năng lượng.

- Nếu W < 0  thì phản ứng thu năng lượng.