16-2放射性元素的衰变 核能.ppt

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1、第二单元　放射性元素的衰变　核能1．天然放射现象：某些元素放射某些射线的现象称为天然放射现象，这些元素称．2．三种射线的本质：α射线是，β射线是，γ射线是．自发地放射性元素氦核流电子流电磁波1．定义：原子核自发地放出某种粒子而转变为的变化叫原子核的．2．分类新核衰变3．半衰期(1)定义：放射性元素的原子核发生衰变需要的时间．(2)半衰期的大小由放射性元素的原子核内部本身的因素决定，跟原子所处的(如压强、温度等)或(如单质或化合物)无关．有半数物理状态化学状态4．放射性同位素及应用(1)同位素有些原子的原子核电荷数，但质量数，这样一些具有相同核电荷数和不同中子数的原子互称为同一位素．(

2、2)放射性同位素的应用放射性同位素放出的射线应用于工业、探伤、农业、医疗等．相同不同1．核反应：在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新的过程．2．原子核的人工转变：用轰击靶核，产生另一种的方法．如应用原子核的人工转变的三大发现的核反应如下：原子核高能粒子新核(1)1919年卢瑟福用轰击氮原子核，产生了氧的同位素，第一次实现了原子核的人工转变，并发现了质子，其核α粒子1．核力：之间的相互作用力叫核力，它是短程力．2．核能：由于原子核间存在核力，所以核子结合成原子核或原子核为核子时均伴随着巨大的能量变化，这种能量称为核能．3．质能方程：核子分裂E＝mc2(ΔE＝Δmc2)4．质量亏

3、损总是发生在系统向外辐射能量的情况下，系统能量减少了，质量自然也就减少了．当系统的质量减少Δm时，系统的能量就减少了ΔE，减少的能量向外辐射出去了．减少的质量转化为光子的质量，减少的能量转化为光子的能量．虽然光子的静止质量为零，但在光子的辐射过程中，具有能量E＝hν，所以运动的光子具有一定的质量．光子运动的速度始终为c，E＝hν＝mc2，所以当一个光子的频率为ν时，它的质量为m＝.2．轻核的聚变：某些轻核结合成质量较大的核的反应过程，同时释放出大量的核能．要想使氘核和氚核结合成氦核，必须达到的高温，因此聚变反应又叫反应．如：几百万度以上热核3．裂变反应堆：又称核反应堆，简称反应堆．反

4、应堆主要由以下几部分组成：①；②；③；④；⑤．核燃料减速剂控制棒冷却剂反射层种类α射线β射线γ射线贯穿本领最弱用纸能挡住较强穿透几毫米的铝板最强穿透几厘米的铅板对空气的电离作用很强较弱很弱在空气中的径迹粗、短、直细、较长、曲折最长通过胶片感光感光感光产生机制核内两个中子和两个质子结合得比较紧密，有时会作为一个整体从较大的原子核抛射出来核内的中子可以转化为一个质子和一个电子，产生的电子从核中发射出来放射性原子核在发生α衰变、β衰变后产生的新核往往处于高能级，当它向低能级跃迁时，辐射γ光子1．α衰变和β衰变的比较由此可见确定衰变次数可归结为求解一个二元一次方程组．有了这个方程组，确定衰变

5、次数就十分方便．实际确定方法是：根据β衰变不改变质量数，首先由质量数改变确定α衰变次数，然后根据核电荷数守恒确定β衰变次数．(2)核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接．(3)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程．(4)核反应方程遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒．说明：半衰期由放射性元素的原子核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理状态(如压强、温度等)或化学状态(如单质或化合物)无关．3．γ衰变：γ衰变是伴随着α衰变或β衰变同时发生的，γ衰变不改变原子核的电荷数和质量数．其实质

6、是放射性原子核在发生α衰变或β衰变过程中，产生的新核由于具有过多的能量(核处于激发态)而辐射出光子4．核反应四种类型比较核能的计算方法：1．根据爱因斯坦的质能方程，用核子结合成原子核时质量亏损(Δm)的千克数乘以真空中光速(c＝3×108m/s)的平方即ΔE＝Δmc2①2．根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位乘以931.5MeV，即ΔE＝Δm×931.5MeV②注意：①式中Δm的单位是千克(kg)，ΔE的单位是焦耳(J)．②式中Δm的单位是指原子质量单位u，(1u＝1.660566×10－27kg)，ΔE的单位是兆

7、电子伏(MeV)．③能的转化和守恒定律．3．核反应中释放的核能，在无光子辐射的情况下，将转化为生成的新核和新粒子的动能．因此在此情况下可应用动量守恒定律和能量守恒及转化定律来计算核能．【例1】(1)关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的有()A．是原子核质量减少一半所需的时间B．是原子核有半数发生衰变所需的时间C．把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢放射性元素的半衰期D．可以用来测定地质年代、生物年代等(2)设镭226的半衰期为1.6×103年，质量为1