核反應(yīng):在核物理學(xué)中,原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程,稱為核反應(yīng)。
研究表明
原子核的質(zhì)量雖然隨著原子序數(shù)的增大而增大,但是二者之間并不成正比關(guān)系。其核子的平均質(zhì)量與原子序數(shù)有如圖的關(guān)系:核子的平均質(zhì)量是:原子核的質(zhì)量/核子數(shù)。
01
裂變
物理學(xué)中把重核分裂成質(zhì)量較小的核,釋放核能的反應(yīng)叫做裂變。把輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核,釋放出核能的反應(yīng)叫做聚變。
鈾核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的,有時(shí)裂變?yōu)殡╔e)和鍶(Sr),有時(shí)裂變?yōu)殇^(Ba)和氪(Kr)或者銻(Sb)和 鈮(Nb),同時(shí)放出2~3個(gè)中子。鈾核還可能分裂成三部分或四部分,不過這種情形比較少見。
鈾核裂變的許多可能的核反應(yīng)中的一個(gè)是:
鈾核的裂變 1939年12月,德國物理學(xué)家哈恩和他的助手斯特拉斯曼發(fā)現(xiàn),用中子轟擊鈾核時(shí),鈾核發(fā)生了裂變。鈾核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的,一種典型的反映是裂變?yōu)殇^和氪,同時(shí)放出三個(gè)中子,其核反應(yīng)方程是:
裂變中釋放出巨大的能量,在上述裂變中,裂變后的總質(zhì)量小于裂變前的總質(zhì)量,質(zhì)量虧損:釋放出的能為:
在這個(gè)反應(yīng)中釋放的能量可以計(jì)算如下:
反應(yīng)中釋放的能量:△E= △mc2=141MeV.說明:如果1克鈾全部裂變,它放出的能量就相當(dāng)于2500噸優(yōu)質(zhì)煤完全燃燒時(shí)放出的化學(xué)能。
鈾核裂變時(shí),同時(shí)釋放出2~3個(gè)中子,如果這些中子再引起其他U235核裂變,就可使裂變反應(yīng)不斷地進(jìn)行下去,這種反應(yīng)叫做鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。
1
鏈?zhǔn)椒磻?yīng)
用中子轟擊鈾核時(shí),鈾核發(fā)生了裂變,釋放出的中子又引起了其他鈾核的裂變,也就是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。
由裂變重核裂變產(chǎn)生的中子使反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程,叫做核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。
使裂變物資能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積叫做它的臨界體積,相應(yīng)的質(zhì)量叫做臨界質(zhì)量。
2
原子彈
“小玩意兒”钚裝藥重6.1千克,TNT當(dāng)量2.2萬噸,試驗(yàn)中產(chǎn)生了上千萬度的高溫和數(shù)百億個(gè)大氣壓,致使一座30米高的鐵塔被熔化為氣體,并在地面上形成一個(gè)巨大的彈坑。
在半徑為400米的范圍內(nèi),沙石被熔化成了黃綠色的玻璃狀物質(zhì),半徑為1600米的范圍內(nèi),所有的動(dòng)物全部死亡?!霸訌椫浮?奧本海默在核爆觀測站里感到十分震驚,他想起了印度一首古詩:“漫天奇光異彩,有如圣靈逞威,只有一千個(gè)太陽,才能與其爭輝.我是死神,我是世界的毀滅者?!?div style="height:15px;">
美國原子彈突襲廣島和長崎造成了巨大的毀傷.在長崎投擲的原子彈爆炸后形成的蘑菇狀云團(tuán),爆炸產(chǎn)生的氣流、煙塵直沖云天,高達(dá)12英里多.廣島市區(qū)80%的建筑化為灰燼,64000人喪生,72000人受傷,傷亡總?cè)藬?shù)占全市總?cè)丝诘?3%.長崎市60%的建筑物被摧毀,傷亡86000人,占全市37% 。
3
核防護(hù)
(1)核爆炸瞬時(shí)效應(yīng)防護(hù)。
①利用工事進(jìn)行掩蔽
②在開闊地面上的人員,當(dāng)發(fā)現(xiàn)核爆閃光時(shí),立即背向爆心臥倒,可減輕傷害。
(2)放射性沾染防護(hù)。
①避開在沾染區(qū)或高照射量率的地區(qū)行動(dòng)
②及時(shí)穿戴個(gè)人防護(hù)器材,防止人體受沾染
③人員通過沾染區(qū)時(shí)盡量乘坐車輛,在沾染區(qū)作業(yè)時(shí)要盡量縮短時(shí)間
④進(jìn)入沾染區(qū)執(zhí)行任務(wù)的人員,可服用抗輻射藥,以減少放射性物質(zhì)在人體內(nèi)的存留
02
核電站
解決能源危機(jī)根本途徑——核能
可開發(fā)的核裂變?nèi)剂腺Y源可使用上千年。
核聚變資源可使用幾億年。
習(xí)題演練
1. 下列說法正確的是( )
A.核裂變只能用于制造原子彈,在其他方面沒有什么用處
B.目前,核聚變只能用于制造氫彈
C.核裂變既可用于核發(fā)電,又可用于制造氫彈
D.核裂變既可用于制造氫彈,又可用于核潛艇
2. 我國宋級(jí)核潛艇的動(dòng)力來自核裂變產(chǎn)生的能量.核裂變的一種可能反應(yīng)是
+
→
+
+kX,下列說法正確的是( )
A.X是質(zhì)子,k=9
B.X是質(zhì)子,k=10
C.X是中子,k=9
D.X是中子,k=10
習(xí)題解析
1. B
【解析】
A、核裂變還應(yīng)用在核能發(fā)電上,不符合題意;
B、目前,核聚變只能用于制造氫彈,符合題意;
C、核裂變既可用于核發(fā)電,又可用于制造原子彈,不符合題意;
D、核裂變既可用于制造原子彈,又可用于核潛艇,不符合題意;
2. D
根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒得出kx的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù),從而確定X為何種粒子,以及k的值。
【解析】
根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知,kX的電荷數(shù)為0,質(zhì)量數(shù)為10,知X為中子,k=10.故D正確,A、B、C錯(cuò)誤。
End
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