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第3節(jié)核力與結(jié)合能結(jié)合能巨大的核能是從哪里來(lái)的?
1945年7月16日,第一顆原子彈在新墨西哥州的荒漠上爆炸成功,其爆炸力相當(dāng)于1.8萬(wàn)噸TNT炸藥。爆炸時(shí)安放原子彈的鋼塔全部熔化,在半徑400m的范圍內(nèi),沙石都被燒成黃綠色的玻璃狀物質(zhì),半徑1600m范圍內(nèi)所有動(dòng)植物全部死亡。一、結(jié)合能:
宏觀模型:相距很遠(yuǎn)的兩個(gè)物體,由于萬(wàn)有引力而相互接近,運(yùn)動(dòng)速度越來(lái)越大,引力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能最后撞在一起,動(dòng)能變成它們的內(nèi)能散失掉了。兩個(gè)物體為了結(jié)合而付出了代價(jià)——失去了一些能量,如果要把它們分開(kāi),還要重新賦予它們這份能量。
要將原子核拆散成單個(gè)核子,也一定需要的能量。
微觀模型:原子核是核子憑借核力結(jié)合在一起構(gòu)成的,要把它們分開(kāi),也需要能量,這就是原子核的結(jié)合能。
結(jié)合能:
將原子核拆分成單個(gè)核子需要吸收的能量將單個(gè)核子結(jié)合成原子核所要放出的能量①將一個(gè)質(zhì)子和中子結(jié)合在一起,會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象?若要把它們分開(kāi),需要什么條件?
當(dāng)核子結(jié)合成原子核時(shí)要放出一定能量;原子核分解成核子時(shí),要吸收同樣的能量。這個(gè)能量叫做原子核的結(jié)合能。
結(jié)合能并不是由于核子結(jié)合成原子核而具有的能量,而是為把核子分開(kāi)而需要的能量。
與組成原子核的核子數(shù)有關(guān),組成原子核的核子數(shù)越多,結(jié)合能越大。②如何理解結(jié)合能?③結(jié)合能的大小與什么因素有關(guān)?如何才能反映原子核的穩(wěn)定程度Li-6U-235④結(jié)合能的大小能不能反映原子核的穩(wěn)定程度??3.意義:其大小反映了原子核的穩(wěn)定程度。比結(jié)合能越大,把同樣數(shù)量的核子分開(kāi)所需要的能量越大,說(shuō)明原子核中核子結(jié)合得越牢固,原子核越穩(wěn)定。1.比結(jié)合能:原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比稱為比結(jié)合能,也叫平均結(jié)合能。2.理解:核子結(jié)合成原子核時(shí),平均每個(gè)核子所釋放的能量,它也等于把原子核拆散成每個(gè)核子時(shí),外界提供給每個(gè)核子的平均能量。
比結(jié)合能結(jié)合能核子數(shù)=二、比結(jié)合能:三、質(zhì)量虧損:原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和,這個(gè)現(xiàn)象叫質(zhì)量虧損。
質(zhì)量虧損:愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程:E=mc2核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)的質(zhì)量虧損Δm,正表明他們?cè)谙嗷ソY(jié)合過(guò)程中放出了能量。ΔE=Δmc2三、質(zhì)量虧損:
2.核反應(yīng)過(guò)程中,質(zhì)量虧損時(shí),核子個(gè)數(shù)不虧損(即質(zhì)量數(shù)守恒),可理解為組成原子核后,核內(nèi)每個(gè)核子仿佛“瘦了”一些。
1.核反應(yīng)過(guò)程中:
核子結(jié)合成原子核時(shí),新核質(zhì)量小于核子的質(zhì)量(質(zhì)量虧損),同時(shí)以光子形式釋放核能;
原子核分解為核子時(shí),需要吸收一定能量,核子的總質(zhì)量大于原子核的質(zhì)量。有關(guān)問(wèn)題的理解和注意事項(xiàng)
3.質(zhì)量虧損并非質(zhì)量消失,而是減少的質(zhì)量Δm以能量形式輻射(動(dòng)質(zhì)量)。因此質(zhì)量守恒定律不被破壞。
比結(jié)合能越大,表示原子核中核子結(jié)合得越牢固,原子核越穩(wěn)定。
不同原子核的比結(jié)合能是不同的,圖中是按照實(shí)際測(cè)量結(jié)果畫(huà)的圖線??梢钥闯觯褐械却笮〉暮说谋冉Y(jié)合能最大(平均每個(gè)核子的質(zhì)量虧損最大),這些核最穩(wěn)定。中等大小的核的比結(jié)合能最大(平均每個(gè)核子的質(zhì)量虧損最大),這些核最穩(wěn)定。研究表明,原子核質(zhì)量雖然隨原子序數(shù)Z的增大而增大,但兩者之間不成正比。人們發(fā)現(xiàn),核子的平均質(zhì)量與原子序數(shù)的關(guān)系如圖所示:中等大小的核核子的平均質(zhì)量最小
比結(jié)合能越大的原子核,核子的平均質(zhì)量越小,表示原子核中核子結(jié)合得越牢固,原子核越穩(wěn)定。啟示:核能釋放的途徑把較重的核(A)分裂成中等大小的核(B、C),或者把較小的核(D、E)聚合成中等大小的核(F),核子的比結(jié)合能都會(huì)增加,即:核子將會(huì)發(fā)生新的質(zhì)量虧損,伴隨核能的釋放。中等大小的核的比結(jié)合能最大(平均每個(gè)核子的質(zhì)量虧損最大),這些核最穩(wěn)定。啟示:核能釋放的途徑1.下列說(shuō)法中,正確的是A.愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程反映了物體的質(zhì)量就是能量,它們之間可以相互轉(zhuǎn)化B.由E=mc2可知,能量與質(zhì)量之間存在著正比關(guān)系,可以用物體的質(zhì)量作為它所蘊(yùn)藏的
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