VTV7 | CHINH PHỤC KỲ THI 2016 | VẬT LÝ | SỐ 13: HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ VÀ GIẢI PHÓNG HẠT NHÂN

1. Hạt nhân nguyên tử
Original:https://www.youtube.com/watch?v=Dsb5aJWXfAM (VTV7 | CHINH PHỤC KỲ THI 2016 | VẬT LÝ | SỐ
13: HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ VÀ GIẢI PHÓNG HẠT NHÂN)
Đánh dấu * là phần anh Phan Anh có dạy
3 đại lượng cơ bản gồm: Độ hụt khối, năng lượng lk và năng lượng lk riêng
Bài 35 : Tính chất và cấu tạo hạt nhân
I. Cấu tạo hạt nhân
1/ Hạt nguyên tử gồm có các hạt nucleon, có
kích thước siêu nhỏ: 10^-15 m
Nhỏ hơn 100 ngàn lân nguyên tử Bohr
Có 2 loại hạt nucleon cơ bản: Proton và
Neutron *
2/ Ký hiệu hạt nhân: *
A = tổng số nucleon = proton (Z) + neutron (N)
A là nguyên tử khối, Z là số proton, N = A - Z
Thường thì N>Z
VD: xem bảng tuần hoàn hóa học thì biết
3/ Lực hạt nhân: Tương tác mạnh
+FUN FACT: Là 1 trong 4 loại lực của tự
nhiên : lực hấp dẫn, lực điện từ, lực hạt nhân,
“lực yếu”
+Lực hút cực mạnh (so với lực hấp dẫn và lực
điện từ), vì vậy các hạt nucleon lk nhau cực kỳ
bền (kể cả đun nóng, bắn phá = các photon
ánh sáng)
+Chỉ có lực hút mạnh trong kích cỡ hạt nhân,
kích thước hạt nhân càng tăng, lực hút càng
giảm nhanh.
4/ Đồng vị *

2. Là những hạt nhân khác A nhưng giống Z (cùng số proton, cùng tính chất hóa học)
thì chúng đồng vị nhau, cùng vị trí trong bảng tuần hoàn. (khác nhau ở N)
Rất phổ biến, vì bảng tuần hoàn chỉ có hơn 100 nguyên tố, nhưng có tận 3 ngàn đồng vị
Dưới đây là 1 số đồng vị hạt nhân
Hydro (Z=1) A=1
Proton (Hydro nhẹ,
dạng cơ bản)
A=2
Đơteri (Hydro nặng),
thêm 1 neutron so với
1H1
A=3
Triti (Hydro siêu nặng)
Carbon (Z=6) A=12 A=13 A=14
Phóng xạ Beta (-)
Oxy (Z=8) A=16 A=17 A=18
Natri (Z=11) A=23 A=24 (phóng xạ)
Uranium (Z=92)
Phóng xạ
A=234 A=235 A=236
II. Khối lượng hạt nhân*
Chú ý: electron điện tích (-) ko phải là nulceon nên A=0, Neutron trung hòa về điện nên Z=0
III. Năng lượng nghỉ?*
Einstein cho hay: Năng lượng nghỉ của 1 vật đc tính = hệ thức sau:
E = m(c^2)
Trong đó m = năng lượng của vật, c là vận tốc ánh sáng
Công thức chứng minh rằng khối lượng cũng chỉ là 1 dạng tồn tại của năng lượng

3. 1u(c^2) = 931,5 MeV
Wlk = delta(m) . (c^2)
Bài 36:Năng lượng liên kết của hạt nhân. Phản ứng hạt nhân
I. Độ hụt khối – Năng lượng liên kết *
Thực nghiệm cho thấy: Khối lượng của hạt nhân < Tổng klg của các nucleon của hạt
nhân
Độ hụt khối = Z.(mP) + (A-Z).(mN) - mX

4. Độ hụt khối là do khi các nucleon kết hợp nhau thì 1 phần Nlg (Nlg nghỉ) của các hạt bị
tỏa đi. Nếu muốn tách hạt nhân thành A hạt nucleon, thì cần phải bù đúng chỗ năng
lượng bị tỏa đi trc đó.
Độ hụt khối của Đơtơri (2H1) = 1,007276u + 1,008665u – 2,0136u = 2,341.10^(-3)u
 Wlk = 2,341.10^(-3) . 931,5 MeV = 2,1806415
+) Năng lượng liên kết riêng đặc trưng cho độ bền vững của hạt nhân (ko phải Nlg lk
nhé)

5. Wlk = độ hụt khối của cả hạt nhân . (c^2) (tổng số năng lg dùng để lk các hạt của nhau)*
*Nlg lk riêng (của mỗi nucleon đc nhận) = Nlg lk / A (A là số nucleon)
Wlkr = Wlk / A
- 1u = 1,66055.10-27kg
- 1MeV = 1,6.10-13J
II. Pứ hạt nhân (liên hệ với pứ hóa học)*
1/ Các hạt nhân tương tác với nhau và biến đổi thành hạt nhân khác  cách các nhà
khoa học tạo ra các nguyên tử phóng xạ mới (như Rutherford biến đổi hạt nhân, bắn
phá Nitro trong ko khí bằng các alpha từ nguồn Po)
Đảm bảo bảo toàn số nucleon và điện tích
VD: 2H1 + 3H1 = 4He2 + 1n0
Chú ý: Ko bảo toàn nguyên tố và khối lượng, ko bảo toàn neutron
Có kích thích Tự phát (Phóng xạ)
4alpha2 + 27Al13 = 30P15 + 1n0
Alpha phóng đến làm nứt vỡ Al
1n0 + 10Bo5 = 7Li3 + 4He2
2D1 + 6Li3 = 7Be4 + 1n0 (D là Đơtơri)
14C6 = 14N7 + 0e-1 (phóng ra với vận tốc = c)
30P15 = 0e+1 + 30Si14 (beta +, poozitron)
210Po84 = 4alpha2 + 206Pb
238U92 = 206Pb82 + 8x(4alpha2) + 6x(0 e-1)

6. 2/ Các định luật bảo toàn*
+) Bảo toàn điện tích: Tổng Z pứ = Tổng Z sản phẩm
+) Bảo toàn tổng số nucleon (số khối): Tổng A pứ = Tổng A sản phẩm
+) Bảo toàn năng lượng toàn phần: (K là động năng từng hạt nhân)
Delta(m1) .c^2 + delta(m2) .c^2 + K1 + K2 = Delta(m3) .c^2 + delta(m4) .c^2 + K3 + K4 +
Q (nhiệt năng)
Q âm là thu nhiệt, Q dương là tỏa nhiệt
Nhà máy nhiệt điện dùng phản ứng hạt nhân để tạo nhiệt năng
+) Bảo toàn động lượng: động lg trc = động lg sau (tất cả viết dưới dạng vector, như
hình dưới)
P1 + P2 = P3 + P4
P = mv

7. Bài 37:Phóng xạ
Khái niệm: Hạt nhân ko bền vững tự động phóng ra các tia phóng xạ và biến thành hạt
nhân khác, tỏa năng lượng dưới dạng nhiệt
Nguyên nhân: do bên trong hạt nhân; ko phụ thuộc vào tác động bên ngoài
Các hạt phóng xạ:

8. beta (+) alpha Gamma
Có cùng khối lg với e nhưng
mang điện tích dương
+Phổ biến trong tự nhiên
+Khi đi qua điện trường giữa 2
bản tụ điện thì bị lệch về phía
bản (-)
+Phóng ra hạt nhân với vận
tốc = 10k – 20k km/s
+có thể đi qua vài mét trong
bê tông
+Bước sóng ngắn hơn tia X
 nguồn bức xạ nguy hiểm
+Gamma ko có sự thay đổi
về cấu tạo hạt nhân như hạt
alpha, beta…
+là sóng điện từ, ko bị lệch
trong điện trg
Định luật phóng xạ
Sau mỗi chu kỳ bán rã T, lượng chất phóng xạ còn lại 1 nửa
N là số hạt nhân, m là khối lượng hạt nhân, n là số mol
Chu kỳ bán rã (T) = ln2/lamda (lamda là hằng số phóng xạ)

9. Ứng dụng: Là một phương pháp để xác định tuổi của một đối tượng chứa các chất hữu cơ,
cụ thể sử dụng các thuộc tính đặc hữu của đồng vị carbon phóng xạ 14C trong hoạt động
của sinh giới.