核力與核能課件

第五章原子核與核能第3節(jié)核力與核能原子核原子核由質(zhì)子和中子組成質(zhì)子帶正電，中子不帶電，電子帶負(fù)電質(zhì)子和電子的庫(kù)侖力遠(yuǎn)大于中子與質(zhì)子的萬(wàn)有引力為什么質(zhì)子和中子還能緊緊吸引在一起而不分離？猜想：是不是有一種力將質(zhì)子和中子限制在10-15m的區(qū)域內(nèi)？一、核力與核的穩(wěn)定性把原子核中的核子維系在一起的力，稱(chēng)為核力1、核力：2、力程：力的作用范圍稱(chēng)為力程。3、核力的特點(diǎn)：（1）核力是短程力，只在2fm的范圍內(nèi)起作用，不能延伸到另一個(gè)原子核(3fm)；1fm=10-15m（2）當(dāng)兩核子間的距離減小時(shí)，核力迅速小，到一定值時(shí)，核力表現(xiàn)為斥力；（3）核力是一種強(qiáng)相互作用。01核力一、核力與核的穩(wěn)定性02核的穩(wěn)定性指具有一定數(shù)目質(zhì)子和一定數(shù)目中子的一種原子核

1、核素：2、核素圖：穩(wěn)定的核素1、穩(wěn)定的核素幾乎都在一條曲線上，或靠緊曲線兩側(cè)。2、較輕的核素，N=Z；較重的核素N>Z，且越重差距越大。為什么會(huì)這樣呢？

核子數(shù)越多，核越大，核力就會(huì)越小，且質(zhì)子與電子的庫(kù)侖力越大，要穩(wěn)定只有增多中子的數(shù)目來(lái)增大核力抵消庫(kù)侖力。二、四種基本相互作用自然界中所有的作用力，從本質(zhì)來(lái)說(shuō)都可歸結(jié)為四種基本的相互作用：引力相互作用電磁相互作用強(qiáng)相互作用弱相互作用引力相互作用是所有物體之間都存在的一種相互作用。日常生活中的物體和微觀粒子，它們之間的引力非常微弱，可忽略不計(jì)。但對(duì)于質(zhì)量較大的天體，引力則是它們之間的主要作用力。電磁相互作用強(qiáng)相互作用弱相互作用電磁相互作用是電荷間、磁體間或電荷與磁體間的相互作用。摩擦力、彈力等接觸力都是大量原子、分子之間電磁相互作用的宏觀表現(xiàn)。能在宏觀世界里顯示其作用，二者是長(zhǎng)程力是短程力，作用范圍在原子核尺度內(nèi)。核子間的核力是由強(qiáng)相互作用引起的，質(zhì)量數(shù)相同的不同原子核之間的轉(zhuǎn)換就是由弱相互作用引起的。按由強(qiáng)到弱排列：強(qiáng)相互作用、電磁相互作用、弱相互作用、引力相互作用。三、結(jié)合能和平均結(jié)合能原子核中，核子與核子之間存在核力，要將核子從原子核中分離，需要外力克服核力做功。當(dāng)自由核子結(jié)合成原子核時(shí)，核力將做功，會(huì)釋放能量。人們把核子結(jié)合成原子核所釋放的能量稱(chēng)為原子核的結(jié)合能。01結(jié)合能02質(zhì)量虧損實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，任何一個(gè)原子核的質(zhì)量總是小于組成它的所有核子的質(zhì)量之和，這一差值稱(chēng)為質(zhì)量虧損?？芍?，核子結(jié)合成原子核時(shí)，釋放出的結(jié)合能是：用Δm表示質(zhì)量虧損根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程E=mcΔE=Δmc三、結(jié)合能和平均結(jié)合能已知中子的質(zhì)量mn＝1.6749×10-27kg，質(zhì)子的質(zhì)量mp＝1.6726×10-27kg，氘核的質(zhì)量mD＝3.3436×10-27kg。寫(xiě)出中子、質(zhì)子結(jié)合成氘核的核反應(yīng)方程并求氘核的結(jié)合能。核反應(yīng)方程為中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核的質(zhì)量虧損中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核釋放的能量，即氘核的結(jié)合能：核物理中常用eV作為能量單位，根據(jù)1eV＝1.60×10-19J，可得氘核的結(jié)合能當(dāng)核反應(yīng)中發(fā)生質(zhì)量虧損時(shí)，反應(yīng)前對(duì)應(yīng)的能量大于反應(yīng)后對(duì)應(yīng)的能量，核反應(yīng)中釋放核能；反之，當(dāng)質(zhì)量增加時(shí)，就有其他形式的能轉(zhuǎn)化為核能，使核能增加。在中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核時(shí)，釋放的核能會(huì)以光子的形式釋放出去。三、結(jié)合能和平均結(jié)合能原子核的質(zhì)量單位，通常會(huì)用原子質(zhì)量單位u表示，1u＝1.6605×10-27kg。請(qǐng)證明質(zhì)量虧損1u將釋放931.5MeV的核能。钚核發(fā)生α衰變，其核衰變方程為

。已知钚核的質(zhì)量為239.0522u，鈾核的質(zhì)量為235.0439u，氦核的質(zhì)量為4.0026u。請(qǐng)根據(jù)上述結(jié)論，計(jì)算該衰變過(guò)程中釋放的核能。用eV作為能量單位钚核發(fā)生α衰變過(guò)程質(zhì)量虧損三、結(jié)合能和平均結(jié)合能03平均結(jié)合能原子核的結(jié)合能與其核子數(shù)有關(guān)。原子核的結(jié)合能與其質(zhì)量數(shù)之比稱(chēng)為該核的平均結(jié)合能，又稱(chēng)為比結(jié)合能。平均結(jié)合能是核子結(jié)合成原子核時(shí)每個(gè)核子平均釋放的能量，也是把原子核分解成自由核子時(shí)每個(gè)核子平均吸收的能量，反映了原子核結(jié)合的穩(wěn)定程度或分裂的難易程度。顯然，平均結(jié)合能越大，原子核越難分離成單個(gè)，核子越穩(wěn)定。三、結(jié)合能和平均結(jié)合能1、