Решение ядерных уравнений онлайн калькулятор (5 видео)

Физика атомного ядра. Ядерные реакции.

Ядерные реакции — это процессы, идущие при столкновении ядер или элементарных частиц с другими ядрами, в результате которых изменяются квантовое состояние и нуклонный состав исходного ядра, а также появляются новые частицы среди продуктов реакции.

При этом возможны реакции деления, когда ядро одного атома в результате бомбардировки (например, нейтронами) делится на два ядра разных атомов. При реакциях синтеза происходит превращение легких ядер в более тяжелые.

Искусственное превращение атомных ядер. Впервые в истории человечества искусственное (целенаправленное) превращение ядер осуществил Резерфорд в 1919 г. Бомбардируя α-частицами большой энергии, испускаемыми радием, ядра атома азота , Резерфорд обнаружил появление протонов — ядер атома водорода. В первых опытах регистрация протонов проводилась методом

сцинтилляций, позднее более точно — в камере Вильсона. При этом ядро атома азота превращается в ядро изотопа кислорода:

Другими исследователями были обнаружены превращения под влиянием α-частиц ядер фтора, натрия, алюминия и др., сопровождающиеся испусканием протонов. Ядра тяжелых элементов не испытывали превращений. Очевидно, что их большой электрический заряд не позволял α-частице приблизиться к ядру вплотную.

Содержание

Ядерная реакция на быстрых протонах .
Ядерные реакции на нейтронах .
Законы сохранения заряда, массового числа и энергии .
Acetyl
Типы ядерных реакций
Определение и основные понятия ядерных реакций
Типы ядерных реакций
Примеры задач с решением
📸 Видео

Видео:Урок 471. Ядерные реакции. Энергетический выход ядерной реакцииСкачать

Ядерная реакция на быстрых протонах .

Для осуществления ядерной реакции необходимо приближение частиц вплотную к ядру, что возможно для частиц с очень большой энергией (особенно для положительно заряженных частиц, которые отталкиваются от ядра). Такая энергия (до 10 5 МэВ) сообщается в ускорителях заряженных частиц протонам, дейтронам и др. частицам. Этот метод гораздо эффективнее, чем использование ядер гелия, испускаемых радиоактивным элементом (энергия которых составляет около 9 МэВ).

Первая ядерная реакция на быстрых протонах была осуществлена в 1932 г. Удалось расщепить литий на две α-частицы:

Видео:Как решать Диофантовы уравнения ★ 9x+13y=-1 ★ Решите уравнение в целых числахСкачать

Ядерные реакции на нейтронах .

Открытие нейтронов явилось поворотным пунктом в исследовании ядерных реакций. Лишенные заряда нейтроны беспрепятственно проникают в атомные ядра и вызывают их изменения, например:

Великий итальянский физик Энрико Ферми обнаружил, что медленные нейтроны (окаю 10 4 эВ) более эффективны в реакциях ядерных превращений, чем быстрые нейтропы (около 10 5 эВ). Поэтому быстрые нейтроны замедляют в обыкновенной воде, содержащей большое число ядер водорода — протонов. Эффект замедления объясняется тем, что при столкновении шаров одинаковой массы происходит наиболее эффективная передача энергии.

Видео:Ядерные реакции. 10 класс.Скачать

Законы сохранения заряда, массового числа и энергии .

Многочисленные эксперименты по различного рода ядерным взаимодействиям показали, что во всех без исключения случаях сохраняется суммарный электрический заряд частиц, участвующих во взаимодействии. Другими словами, суммарный электрический заряд частиц, вступающих в ядерную реакцию, равен суммарному электрическому заряду продуктов реакции (как это и следует ожидать согласно закону сохранения заряда для замкнутых систем). Кроме того, в ядерных реакциях обычного типа (без образования античастиц) наблюдается сохранение массового ядерного числа (т.е. полного числа нуклонов).

Сказанное подтверждается всеми приведенными выше типами реакций (суммы соответствующих коэффициентов при ядрах с левой и правой сторон уравнений реакции равны), см. табл.

Оба закона сохранения относятся также и к ядерным превращениям типа радиоактивных распадов.

В соответствии с законом сохранения энергии изменение кинетической энергии в процессе ядерной реакции равно изменению энергии покоя участвующих в реакции ядер и частиц.

Энергетическим выходом реакции называется разность энергий покоя ядер и частиц до реакции и после реакции. Согласно сказанному ранее, энергетический выход ядерной реакции равен также изменению кинетической энергии частиц, участвующих в реакции.

Если кинетическая энергия ядер и частиц после реакции больше, чем до реакции, то говорят о выделении энергии, в противном случае – о ее поглощении. Последний случай осуществляется при бомбардировке азота α-частицами, часть энергии переходит во внутреннюю энергию вновь образовавшихся ядер. При ядерной реакции кинетическая энергия образовавшихся ядер гелия на 17,3 МэВ больше кинетической энергии вступавшего в реакцию протона.

Видео:Знакомство с уравнениями ядерных реакцийСкачать

Acetyl

Наведите курсор на ячейку элемента, чтобы получить его краткое описание.

Чтобы получить подробное описание элемента, кликните по его названию.

H +

Li +

K +

Na +

NH₄ +

Ba 2+

Ca 2+

Mg 2+

Sr 2+

Al 3+

Cr 3+

Fe 2+

Fe 3+

Ni 2+

Co 2+

Mn 2+

Zn 2+

Ag +

Hg 2+

Pb 2+

Sn 2+

Cu 2+

OH —

—

F —

—

Cl —

Br —

I —

S 2-

—

HS —

SO₃ 2-

—

HSO₃ —

SO₄ 2-

—

HSO₄ —

—

NO₃ —

—

NO₂ —

PO₄ 3-

—

CO₃ 2-

CH₃COO —

—

SiO₃ 2-

Растворимые (>1%)

Нерастворимые (

Спасибо! Ваша заявка отправлена, преподаватель свяжется с вами в ближайшее время.

Вы можете также связаться с преподавателем напрямую:

8(906)72 3-11-5 2

Скопируйте эту ссылку, чтобы разместить результат запроса » » на другом сайте.

Изображение вещества/реакции можно сохранить или скопировать, кликнув по нему правой кнопкой мыши.

Если вы считаете, что результат запроса » » содержит ошибку, нажмите на кнопку «Отправить».

Этим вы поможете сделать сайт лучше.

К сожалению, регистрация на сайте пока недоступна.

На сайте есть сноски двух типов:

Подсказки — помогают вспомнить определения терминов или поясняют информацию, которая может быть сложна для начинающего.

Дополнительная информация — такие сноски содержат примечания или уточнения, выходящие за рамки базовой школьной химии, нужны для углубленного изучения.

Здесь вы можете выбрать параметры отображения органических соединений.

Видео:8 класс. Составление уравнений химических реакций.Скачать

Типы ядерных реакций

Видео:Метод Крамера за 3 минуты. Решение системы линейных уравнений - bezbotvyСкачать

Определение и основные понятия ядерных реакций

Ядерной реакцией называют процесс, который возникает в результате взаимодействия нескольких (обычно двух) сложных атомных ядер или элементарных частиц.

Под определение ядерной реакции подходит, в том числе, и упругое рассеяние частиц, при котором новые частицы не возникают, и не происходит возбуждения частиц, происходит только перераспределение энергии и импульса между ними.

Рассмотрим понятие ядерной реакции в узком смысле. В подобных реакциях среди исходных частиц имеется хотя бы одно ядро. Это ядро сталкивается с элементарной частицей или другим ядром. Как результат столкновения происходит ядерная реакция, и возникают новые частицы.

Обычно ядерные реакции проходят при действии ядерных сил, но возможны исключения. Так, расщепление ядра при воздействии на него $gamma $- кванта с высокой энергией является ядерной реакцией, но эта реакция происходит под воздействием электромагнитных сил.

Универсальная и наглядная запись ядерной реакции заимствована их химии. В левой части записывают суму исходных частиц, ставят стрелку и в правой части пишут сумму конечных продуктов реакции. Так, выражение:

значит, что происходит ядерная реакция при бомбардировке изотопа лития протонами, в результате получают нейтрон и изотоп бериллия.

Ядерные реакции иногда записывают в символической форме: $A(a,bcddots )B$, где $A$ — ядро мишени; $a$ — бомбардирующая частица; $bcd$ — частицы, которые испускаются в ходе ядерной реакции, $B$ — остаточное ядро. Заметим, что в скобках, после запятой пишут более легкие продукты реакции, вне скобок, тяжелые. В символическом виде реакцию (1) можно записать как:

Часто применяют еще более короткую запись ядерных реакций, при такой записи указывают только легкие частицы и не указывают ядра, которые участвовали в реакции. Так, запись ($p,n$) обозначает, что протон выбивает нейтрон, из какого — то ядра.

Количественно ядерные реакции описывают при помощи квантовой механики.

Видео:Уравнения ядерных реакций для разных видов распада (видео 19)| Квантовая физика | ФизикаСкачать

Типы ядерных реакций

Ядерные реакции делят в соответствии со следующими признаками:

По типу частиц, которые принимают участие в этих реакциях (реакции при участии заряженных частиц, например, электронов, протонов и т.д.), реакций проходящие под воздействием квантов, реакции при участи нейтронов.
По величине энергии частиц, которые вызывают ядерную реакцию. Реакции с участием нейтронов часто происходят при малых энергиях, порядка электрон-вольт. Ядерные реакции вызываемые $gamma $- квантами и заряженными частицами возникают при средних энергиях в $^6$эВ. Ядерные реакции, при которых возникают элементарные частицы, не существующие в свободном состоянии, протекают при больших энергиях в сотни и тысячи мега электрон-вольт.
По типу ядер, которые участвуют в ядерных реакциях: легкие, средние и тяжелые ядра.
В зависимости от характера превращений, которые происходят в реакции: испускание нейтронов, заряженных частиц, реакции захвата.
В зависимости от механизма взаимодействия при реакции: реакции, идущие через составное ядро и прямые ядерные реакции.

Видео:Классический способ решения Диофантовых уравнений ➜ Решите уравнение в целых числах ➜ 13x-7y=6Скачать

Примеры задач с решением

Задание. В чем заключаются особенности ядерных реакций проходящих под воздействием $gamma $- квантов?

Решение. Ядерные реакции, которые происходят при воздействии $gamma $- квантов еще называют фотоядерными. Эти реакции вызваны электромагнитными взаимодействиями.

Если энергия $gamma $- кванта мала, то квант при взаимодействии с ядром испытывает только упругое рассеяние. Если энергия $gamma $ кванта увеличивается, то появляется возможность реализации реакций типа ($gamma ,n$); ($gamma ,p$); ($gamma , 2n$) и т.д. Эти реакции аналогичны поглощению $gamma -$квантов атомами, называют такие реакции ядерным фотоэффектом. При делении ядер велика вероятность реакции фотоделения ядра ($gamma ,f$). Если энергии больше порога рождения мезона, то вместе с расщеплением ядра происходит процесс фоторождения, например, пионов.

Для реализации фотоядерных реакций энергия $gamma $- кванта должна быть больше, чем энергия освобождения соответствующей частицы или группы частиц из ядра.

Особенностью фотоядерных реакций является существование огромных резонансов в сечениях поглощения $gamma $ — квантов — больших и широких максимумов в зависимости эффективных сечений от энергии квантов. Для легких ядер ($^<C, ^O>$) этот максимум находится в области 20-25 МэВ, для средних и тяжелых: 13-18 МэВ. Ширина максимума составляет 3-4 МэВ. Максимальный вклад в полное сечение поглощения $gamma $- квантов в области большого резонанса вносят реакции ($gamma ,n$); ($gamma ,p$). Сечение поглощения $gamma $- квантов ядрами даже в области резонанса на один — два порядка меньше, сечения поглощения таких же $gamma $- квантов, вызываемого атомными электронами. Фотоядерные реакции мало влияют на поглощение $gamma $ — излучения веществом.

Энергетическое и угловое распределение частиц, вылетающих при ядерном фотоэффекте, не согласуется с концепцией Бора, так как считают, что поглощение $gamma $ — кванта происходит на поверхности ядра одним или несколькими нуклонами. textit

Задание. Что такое составное ядро при ядерных реакциях?

Решение. Многие ядерные реакции, которые протекают при невысоких энергиях, проходят через стадию образования, так называемого составного ядра (рис.1(С)).

Составное (промежуточное) ядро находится в возбужденном состоянии, время его жизни порядка $tau approx ^c$.

составного ядра ввел Н. Бор. Частица, которая проникает внутрь ядра, обычно сильно взаимодействует с его нуклонами, при этом энергия ее взаимодействия составляет примерно тот же порядок, что и кинетическая энергия сомой частицы. Поэтому вероятность захвата частицы ядром велика. Частица застревает в ядре, в результате взаимодействия с нуклонами энергия частицы уменьшается, частица довольно долго не может покинуть ядро. Частица, попав в ядро, теряет индивидуальность, и рассматривается как система новых нуклонов, присоединяясь к старым нуклонам ядра. Возникшая система нуклонов считается промежуточным ядром.

Составное ядро появляется в возбужденном состоянии и стремится потерять энергию возбуждения за счет возможного процесса. Это ядро принципиально схоже с радиоактивным ядром. Примером одного из возможных механизмов радиоактивного превращения может быть следующий: энергия захваченной частицы распределяется случайным образом между нуклонами составного ядра и в результате флуктуации концентрируется на одной из частиц. Эта частица вылетает из ядра. Совсем не обязательно, что вылетает из ядра та же частица, что была захвачена ядром.

Так, процесс столкновения частицы $a$ (рис.1) с ядром ($X$)разбивают на два этапа:

Частица $a$ сближается с ядром $X$, образуется составное ядро C, которое находится в возбужденном состоянии.
На втором этапе происходит распад составного ядра, при котором образуется новое ядро $Y$ и частица $b$.