第五节 核反应 核能9

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1、第五节核反应核能［教学目标］了解核力的基本特点．知道核能的概念．了解质量亏损，掌握质能联系方程．并能计算核反应中的能量计算．知道原子核的人工转变，知道质子和中子发现的过程．人类从利用燃料的化学能到掌握利用原子核能的过程，反映了人类对物质世界的认识不断深化的过程．［教学重点］掌握质能联系方程．并能计算核反应中的能量计算．［教学难点］质量亏损［教学过程］氢原子的能级图nE/eV∞01-13.62-3.43-1.514-0.853E1E2E3由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10-1

2、5m。一、玻尔模型（引入量子理论，量子化就是不连续性，整数n叫量子数。）⑴玻尔的三条假设（量子化）①轨道量子化rn=n2r1r1=0.53×10-10m②能量量子化：E1=-13.6eV③原子在两个能级间跃迁时辐射或吸收光子的能量hν=Em-En从高能级向低能级跃迁时放出光子；从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于碰撞（用加热的方法，使分子热运动加剧，分子间的相互碰撞可以传递能量）。原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子；而从某一能级到被电离可以吸收能量大于或等于电离能的任何频率

3、的光子。（如在基态，可以吸收E≥13.6eV的任何光子，所吸收的能量除用于电离外，都转化为电离出去的电子的动能）。玻尔理论的局限性。由于引进了量子理论（轨道量子化和能量量子化），玻尔理论成功地解释了氢光谱的规律。但由于它保留了过多的经典物理理论（牛顿第二定律、向心力、库仑力等），所以在解释其他原子的光谱上都遇到很大的困难。例1.用光子能量为E的单色光照射容器中处于基态的氢原子。停止照射后，发现该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为ν1、ν2、ν3，由此可知，开始用来照射容器

4、的单色光的光子能量可以表示为：①hν1；②hν3；③h(ν1+ν2)；④h(ν1+ν2+ν3)以上表示式中A.只有①③正确B.只有②正确C.只有②③正确D.只有④正确答C。第4页共4页二．光谱和光谱分析⑴炽热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续光谱。⑵稀薄气体发光形成线状谱（又叫明线光谱、原子光谱）。根据玻尔理论，不同原子的结构不同，能级不同，可能辐射的光子就有不同的波长。所以每种原子都有自己特定的线状谱，因此这些谱线也叫元素的特征谱线。根据光谱鉴别物质和确定它的化学组成，这种方法叫做光谱分析。这种

5、方法的优点是非常灵敏而且迅速。只要某种元素在物质中的含量达到10-10g，就可以从光谱中发现它的特征谱线。三、核反应1衰变2、人工转变：（发现质子的核反应）（发现中子的核反应）（人工制造放射性同位素）3、重核的裂变：在一定条件下（超过临界体积），裂变反应会连续不断地进行下去，这就是链式反应。所有核反应的反应前后都遵守：质量数守恒、电荷数守恒。（注意：质量并不守恒。）核能：核反应中放出的能叫核能。四、质能方程核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫做质量亏损。爱因

6、斯坦的相对论指出：物体的能量和质量之间存在着密切的联系，它们的关系是：E=mc2，这就是爱因斯坦的质能方程。质能方程的另一个表达形式是：ΔE=Δmc2。以上两式中的各个物理量都必须采用国际单位。在非国际单位里，可以用1u=931.5MeV。它表示1原子质量单位的质量跟931.5MeV的能量相对应。在有关核能的计算中，一定要根据已知和题解的要求明确所使用的单位制。释放核能的途径凡是释放核能的核反应都有质量亏损。核子组成不同的原子核时，平均每个核子的质量亏损是不同的，所以各种原子核中核子的平均质量不同。核

7、子平均质量小的，每个核子平均放的能多。铁原子核中核子的平均质量最小，所以铁原子核最稳定。凡是由平均质量大的核，生成平均质量小的核的核反应都是释放核能的。例2.一个氢原子的质量为1.6736×10-27kg，一个锂原子的质量为11.6505×10-27第4页共4页kg，一个氦原子的质量为6.6467×10-27kg。一个锂核受到一个质子轰击变为2个α粒子，⑴写出核反应方程，并计算该反应释放的核能是多少？⑵1mg锂原子发生这样的反应共释放多少核能？解：⑴H+Li→2He反应前一个氢原子和一个锂原子共有8个

8、核外电子，反应后两个氦原子也是共有8个核外电子，因此只要将一个氢原子和一个锂原子的总质量减去两个氦原子的质量，得到的恰好是反应前后核的质量亏损，电子质量自然消掉。由质能方程ΔE=Δmc2得释放核能ΔE=2.76×10-12J⑵1mg锂原子含锂原子个数为10-6÷11.6505×10-27，每个锂原子对应的释放能量是2.76×10-12J，所以共释放2.37×108J核能。例3：静止的氡核Rn放出α粒子后变成钋核Po，α粒子动能为Eα。若衰变放出的能量全部