Физика лекции и примеры решения задач

Контрольные вопросы

Из каких частей состоит атомное ядро?

Назовите основные характеристики атомного ядра.

Что называется массовым числом? Зарядовым ядром? Какие величины они определяют?

Что называется энергией связи и дефектом массы? Запишите формулу для определения энергии связи.

Как определяется удельная энергия связи?

Что называется радиоактивным распадом?

Запишите закон радиоактивного распада в дифференциальной и интегральной форме.

Как определить число распавшихся ядер за данный промежуток времени?

Запишите правила смещения для каждого вида радиоактивного распада.

Что такое природный уран? Почему природный уран не взрывается? В каких случаях в природном уране можно получить цепную реакцию деления?

Каковы условия проведения реакций синтеза лёгких ядер?

Методические рекомендации

Энергия связи ядра, т.е. энергия, которую необходимо затратить, чтобы разделить ядро на составляющие его части без сообщения им кинетической энергии, вычисляется по формуле

, (4.1)

где  - дефект массы, т.е. разность между суммой масс покоя частиц, составляющих ядро, и массой покоя ядра; Z – зарядовое число, A – массовое число,  - масса нейтрона,  - масса атома,  - масса атома водорода.

Чтобы вычисляя по формуле (1), получить ответ в мегаэлектроновольтах (МэВ), надо подставить в формулу взятые из справочных таблиц значения масс, выраженных в атомных единицах массы (а.е.м.), а коэффициент , представляющий собой квадрат скорости света в вакууме, положить равным

При решении задач по радиоактивности надо различать два случая:

имеет место радиоактивный распад изолированного вещества. Тогда пользуются законом радиоактивного распада в следующей формуле:

 (4.2)

где N – число ядер нераспавшихся к моменту времени t,  - число ядер в момент t=0; - постоянная радиоактивного распада, связанная с периодом полураспада T соотношением:

; (4.3)

происходит распад одного радиоактивного вещества (дочернего), взятого в смеси с другим радиоактивным веществом (материнским), из которого оно возникает. В этом случае пользуются соотношением, выражающим закон изменения со временем числа ядер дочернего вещества:

, (4.4)

где  и  - постоянные распада соответственно дочернего вещества и материнского;  - число ядер материального вещества в момент времени  - число ядер дочернего вещества в момент времени t.

В некоторых задачах требуется найти число атомов N, содержащихся в данной массе m изотопа  (здесь X – химический символ данного элемента, A – массовое число, равное число нуклонов в ядре, Z – зарядовое число, равное порядковому номеру в периодической системе элементов Д.И.Менделеева).

Для этого пользуются соотношением

, (4.5)

где  - постоянная Авогадро, равная  - молярная масса изотопа;   - число молей изотопа.

Решение задач на ядерные реакции основано на применении законов сохранения: 1) электрического заряда; 2) суммарного числа нуклонов; 3) энергии; 4) импульса. Первые два закона позволяют правильно записывать ядерные реакции даже в тех случаях, когда одна из частиц - участников реакции или её продуктов – не дана. С помощью вторых двух законов находят кинетическую энергию частиц – продуктов реакции и направление их разлёта.


Примеры решения задач по различным разделам физики