(共13张PPT)
第5章 核能与社会
(核力:短程力(10-5m
核力与核能
(平均结合能与结合能
质能方程:△E=△mc2
定义:重核分裂成中等质量的核
重核裂变
链式反应条件:铀块大于临界体积
核能与社会
裂变反应堆与核电站
定义:轻核聚变成较重核
轻核聚变
条件:儿百万摄氏度高温
受控热核反应
核能的优越性
核能与社会
和平用核
安全用核
》知识体系网络构建
宏观把握·理清脉络◆
》专题归纳整合提升
归纳整合·深度升华
本章优化总结
核反应[学生用书P75]
1．核反应的四种类型
类型 可控性 核反应方程典例
衰变 α衰变 自发 U→Th＋He
β衰变 自发 Th→Pa＋e
人工转变 人工控制 N＋He→O＋H(卢瑟福发现质子)
He＋Be→C＋n(查德威克发现中子)
Al＋He→P＋n (约里奥?居里夫妇发现放射性同位素)
P→Si＋e
重核裂变 比较容易进行人工控制 U＋n→Ba＋Kr＋3n
U＋n→Xe＋Sr＋10n
轻核聚变 除氢弹外无法控制 H＋H→He＋n
2．几点说明
(1)不论是哪种类型的核反应，都遵守质量数守恒和电荷数守恒，这是写核反应方程的重要依据．但是，写核反应方程时，应以实验事实为依据，而不能仅仅根据这两条守恒定律随意去写实际上不存在的核反应．
(2)核反应通常是不可逆的，方程中只能用箭头符号“→”来连接，并指示反应的方向，而不能用“===”连接核反应方程．
(3)核反应过程通常伴随着巨大的能量转化．为了使核能释放，主要的途径有：重核的裂变和轻核的聚变．
在下列四个核反应中，X表示中子的是________；
在以下核反应中属于原子核的人工转变的是________．
A.N＋He―→O＋X
B.Al＋He→P＋X
C.H＋H→He＋X
D.U＋X→Sr＋Xe＋10X
[解析] 在核反应中，不管是什么类型的核反应，都遵守电荷数守恒和质量数守恒，据此，可以判断未知粒子属于什么粒子，在A中，未知粒子的质量数为：14＋4＝17＋x，x＝1，其电荷数为：7＋2＝8＋y，y＝1，即未知粒子是质子(H)；对B，未知粒子的质量数为：27＋4＝30＋x，x＝1，其电荷数为：13＋2＝15＋y，y＝0，所以是中子(n)；对C，未知粒子的质量数为：2＋3＝4＋x，x＝1，电荷数为：1＋1＝2＋y，y＝0，也是中子(n)；对D，未知粒子的质量数为：235＋x＝90＋136＋10x，x＝1，电荷数为：92＋y＝38＋54＋10y，y＝0，也是中子(n)，故方程中X为中子的核反应为B、C、D.A、B为原子核的人工转变．
[答案] BCD AB
核能的计算[学生用书P76]
重核的裂变和轻核的聚变，存在质量亏损，根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，质量亏损必然引起能量的变化，两种核反应都会向外释放能量，计算核能的方法如下：
1．根据质能方程ΔE＝Δmc2是计算释放核能多少的主要方法，其关键是质量亏损Δm的确定．
如Δm单位为kg，则ΔE＝Δmc2
如Δm单位为u，则ΔE＝Δm×931.5 MeV.
2．如果在核反应中无光子辐射，核反应释放的核能全部转化为新核的动能和新粒子的动能．在这种情况下计算核能的主要依据是：
(1)核反应过程中只有内力作用，故动量守恒．
(2)反应前后总能量守恒
常见的反应类型：反应前总动能＋反应过程中释放的核能＝反应后总动能．
已知氘核质量为2.013 6 u，中子质量为1.008 7 u，He核的质量为3.015 0 u．两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成He并放出一个中子，释放的核能也全部转化为机械能．(质量亏损为1 u时，释放的能量为931.5 MeV.除了计算质量亏损外，He的质量可以认为是中子的3倍)
(1)写出该核反应的反应方程式；
(2)该核反应释放的核能是多少？
(3)若测得反应后生成中子的动能是3.12 MeV，则反应前每个氘核的动能是多少MeV?
[解析] (1)核反应方程为2H→He＋n.
(2)质量亏损为
Δm＝2.013 6 u×2－3.015 0 u－1.008 7 u＝0.003 5 u.
则释放的核能为
ΔE＝Δmc2＝0.003 5×931.5 MeV＝3.26 MeV.
(3)设中子和He核的质量分别为m1、m2，速度分别为v1、v2，反应前每个氘核的动能为E0，反应后中子和He核的动能分别为E1、E2.
根据动量守恒得：
m1v1－m2v2＝0
所以＝＝
根据E＝mv2
得＝eq \f(\f(1,2)m2v,\f(1,2)m1v)＝×＝
即E2＝＝×3.12 MeV＝1.04 MeV
由能量转化和守恒定律得
E1＋E2＝2E0＋ΔE
代入数据得E0＝0.45 MeV.
[答案] (1)见解析 (2)3.26 MeV (3)0.45 MeV
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