Reacţii nucleare. Legi de conservare.
Tag-uri
Partajeaza in Google Classroom

Transcript
În ciuda patra lecții de fizică
nucleară vom discuta despre reacțiile
nucleare și apoi vom prezenta legile
de conservare care sunt valabile
în aceste reacții nucleare conceptul
de reacție nucleară este un concept
destul de Vest pentru că există
multe tipuri de reacție nucleară
vom da definiția și apoi vom discuta
un pic despre această dinți injecția
nucleară este procesul în care
o particulă și un nucleu interacționează
prin forțe nucleare și ansamblul
format se desface în mai multe
particule sau nucle simbolică o
reacție nucleară este reprezentată
în felul acesta a fost x se transformă
în b plus y unde a este o particulă
sau un nucleu x este o nucleu b
este din nou o particulă sau poate
fi tot un nucleu iar y este un
nucleu Deci după cum vedeți avem
multe variante de reacții nucleare
cuprinse în același în aceeași
reprezentare simbolică cuvântul
cheie de fapt al acestei definiții
este cel de forță nucleară lucrare
este practic un proces care poate
fi de foarte multe tipuri dar în
care interacțiunea este de tip
nucleară ca și contraexemplu când
a mădescu tot despre experimentul
rutherford am văzut că se împrăștiau
particule Alfa pe foiță de aur
Deci particule Alfa interacționa
cu nucleele de aur se împrăștiau
și obțineam tot particule Alfa
și nuclee de aur După cum știți
particule Alfa sunt nuclei de heliu
și dacă vă uitați la această reprezentare
simbolică Ia arată se încadrează
foarte bine în reprezentarea simbolică
din definiția reacțiilor nucleare
totuși ea nu este nucleară pur
și simplu pentru că împrăștierea
particular Alpha pe nucleele de
aur era electromagnetică se datora
faptului că amândouă nucleele sunt
încărcate cu sarcină electrică
și deci putem avea o interacțiune
de tip electrostatic între Romprest
ieri electrostatic ceea ce se întâmplă
în acele experiment de ce exemplu
nu e Stone exemplu de reacție nucleară
pentru că nu are loc prin intermediul
unei forțe nucleare componentele
unei reacții nucleare au câteva
nume folosite convențional x se
numește de obicei nucleu țintă
se numește de obicei nucleul rezidual
format în reacția nucleară a se
numește particulă proiectil iar
b se numește particulă produs noțiunile
de proiectil și țintă vin din faptul
că în cele mai multe cazuri practice
dar nu întotdeauna nucleele țintă
se află între o foiță cu un material
Ce conține acest tip de nucleu
iar particule proiectil sunt întru
un fascicul care bombardează această
zi foiță de țintă Deci avem o foiță
Care este ținta Ce conține nu crezi
de tip pix și un fascicul ce bombardează
în foița ce conține particule Zip
a care se numesc proiecte deci
de aceea numele proiectiv și țintă
particule a și b după cum am spus
pot fi atât particule cât și nuclee
în funcție de tipul reacției nucleare
particule uzuale din reacțiile
nucleare sunt fotonii particule
Alfa electroni protoni sau neutroni
nucleele particule apus fi nucleii
în următoarele tipuri particular
sau b puțin ucrainene următoarele
tipuri de reacții nucleare în fisiune
fisiunea este după cum am discutat
deja ruperea unui nucleu de tip
X în două nuclee pe care să le
putem nota cu y 1 plus y 2 putând
în se formă și de obicei formând
o să ieși alte particule dar în
fisiune vedem că b este tot un
nucleu în fuziune a este un nucleu
pentru că fuziunea înseamnă fuziunea
două nuclee ușoare X1 plus X2 întrun
nucleu greu plus eventual alte
particule deci a este X1 și este
un nucleu în fuziunea nucleară
de asemenea aveam așa numitele
ciocniri între Ioni în care atât
Ei cât și x sunt nuclee și în funcție
de energia la care are loc această
reacție această ciocnire între
Ianis Adică dacă nu este prea mare
atunci și b și y v ar fi nucle
după cum am spus unele reacții
pot avea mai mult de doi produși
Spre exemplu fisiunea Și de aici
vine această adăugare plus și așa
mai departe în fisiune pe lângă
cei doi atomi 2 cele două nuclee
de fisiune se mai formează și o
serie de alte particule precum
neutroni sau electroni în afară
de faptul că sunt intermediate
prin forțe nucleare reacțiile nucleare
mai au în comun că respectă aceeași
serie pe care o am Press curând
de cinci legi de conservare prima
lege de conservare respectată de
reacție nucleară este conservarea
energiei dacă notăm cu w energia
totală a unei particule atunci
conservare nici spune că energia
in stare nici ala este egală cu
energia din starea finală Deci
w a plus wx este egal cu w plus
w1a avem și alte particule în starea
finală Dacă eram avea ar trebui
să adăugăm și energiile lor în
care cu w WC pătrat aceasta este
legea lui Einstein sau ecuația
masa energia lui Einstein energia
totală este MCV trat și care poate
fi scrisă ca am zero si pătrat
plus energia cinetică bineînțeles
prin m înțelege masa de mișcare
de acest an depinde de viteza particule
și prindeam 0 înțelegem masa de
repaus sau masa sistemului de referință
propriu al particule plus energia
cinetică folosind această ecuație
pentru energia totală putem scrie
legea de conservare a energiei
într o formă mai folosită în practică
și anume grupăm În între o parte
a egal lui energia cinetică și
în cealaltă parte a ecuație de
partea dreaptă în cazul acesta
masele de repaus notăm partea Ce
conține masa de repaus QQ Deci
q care se numește energia de reacție
va fi egală cu balanța dacă doriți
masei de repaus din din reacția
nucleară Deci q va fi m apăsăm
x minus m b plus în minus semigrei
si pătrat iar în partea stângă
vom avea energiile cinetice în
funcție de această energie de reacție
există două tipuri principale de
reacții nucleare prima este reacția
nucleară n-2 energetică care are
loc atunci când energia de reacție
este negativ ce se întâmplă Înainte
de a discuta mai departe Ce se
întâmplă când q este negativ se
întâmplă un lucru esențial și anume
suma maselor inițiale devine mai
mică decât suma maselor final în
felul acesta ca este mai mic decât
0 aceasta înseamnă că stare inițială
este mai stabilă decât starea finală
și în concluzie întru reacții de
acest fel și anume N2 natyka în
nu putem avea acest proces având
loc de la sine starea finală este
mai puțin stabile mai puțin probabil
Deci trebuie să cedăm sistemului
o anumită energie de obicei cinetică
bineînțeles minimă pentru care
xy să aibă loc această energie
cinetică inițială minimă pe care
trebuie să o să dăm sistem sau
dăm sistemului pentru ca reacția
să aibă loc se numește energia
de prag Ce este egală cu modulul
energiei de reacție cazul invers
în care q este mai mare decât 0
se numește reacție xo energetic
Vino dacă ne uităm la definiția
energiei de reacție q mai mare
decât 0 înseamnă că suma maselor
inițiale este mai mare decât suma
maselor de repaus bineînțeles ale
din starea finală asta înseamnă
că starea finală iar energie mai
mică Deci este mai este favorizată
natură în natură după cum bine
știți că funcționează principiul
minimei energii Deci dacă masa
inițială este mai mare decât masa
finală atunci reacții are loc de
la sine o dată ce punem particulele
a și însă în cel mai general cuvântul
particule particule sau nuclee
împreună ele vor interacționa nuclear
și de la sine vor genera acest
proces în care în starea finală
vomit întâlni b și y Curcă următoarele
legi de conservare sunt conservarea
impulsului asta înseamnă că suma
vectorială a impulsurilor din stare
inițială este egală cu suma lectori
la impulsurilor din starea finală
după cum am spus multe reacții
nucleare Dar nu toate dar tot și
multe nucleul x se află în stare
de repaus nici un caz particular
este cel în care impulsul nucleului
existențialist a0 și atunci această
conservarea impulsului se scrie
în felul acesta pe a este egal
cu pb pus pe Y8 înseamnă că reprezentând
grafic sau schematic avem un nucleu
x în stare de repaus o particulă
A cui impulsul pe ei care se numește
particule proiectil și ciocnește
nucleu țintă aflat în repaus și
se obțin o particulă b cu impulsuri
pe b și o și un nucleu y cu impulsul
pe yb1 elor trebuie să facă pe
ei suma Victoria conservarea momentului
cinetic este cea de a treia lege
care de legi de conservare Care
este respectată de reacțiile nucleare
în care suma momentelor cinetice
suma vectorială din nou din stare
inițială trebuie să fie egală cu
suma vectoriala momentelor cinetice
din starea finală va aduca aminte
că momentul cinetic total al unei
particule este definit ca produsul
vectorial dintre poziția lui vectorul
poziție și vectori în puls de asemeni
după cum bine știm trebuie să avem
o conservare a sarcinii electrice
în reacțiile nucleare asta înseamnă
că suma numerelor atomice din Stalin
si ala trebuie să fie egală cu
suma numerelor atomice se instalează
null Watch cincea și ultima lege
de conservare din reacțiile nucleare
este conservarea numărului de nucleoni
adică numărul Atomic de masă suma
numerelor atomice de masă din stare
în țară trebuie să fie egală cu
cea din starea finală această ultimă
legi de conservare e valabilă doar
pentru nuclee deoarece conservarea
numărului de nucleoni sau conservarea
numărului atomic de masă bineînțeles
implică conservarea ma în general
în fizica în special relativista
masă nu se conservă pentru că se
poate transforma în energie totuși
în reacțiile nucleare uzuali Adică
care nu au loc la Energy inițiale
cinetice foarte mari nucleonii
nu se transformă în energie Deci
se conservă în concluzie în Marea
majoritatea dar nu toate exemplele
de reacții nucleare numărul de
nucleoni se conservă ca și contraexemplu
în acceleratoarele moderne de energii
foarte mari Spre exemplu alexie
care funcționează în Elveția în
în această perioadă avem ciocniri
între protoni sau între nuclee
de plumb la energii foarte mare
la negi colo sale și atunci Spre
exemplu de fapt în ambele cazuri
particule inițiale dispar și să
își se formează o multitudine în
sensul de mii de particule în starea
finală dintre care unele sunt particule
de masă mare și particule de masă
mică Deci avem o transformare masivă
a energiei cinetice din stare inițială
în masă finală pentru că aceste
ciocniri sunt ciocniri de energii
foarte mari dacă vreți ciocniri
centrale adică Spre exemplu nucleele
de pruni se ciocneau se ciocnesc
frontal și se opresc întreaga energie
cinetică transformând în starea
finală bineînțeles o mare parte
din ea sub formă de generare de
masă mii de particule se formează
Spre exemplu în În astfel de reacție
dar în reacțiile nucleare uzuale
care au loc la energie mai mici
sau semnificativ mai mici numărul
de nucleoni se conservă un tip
particular de reacție nucleară
este dezintegrarea nucleară este
o reacție nucleară în care nucleul
se transformă în alt nucleu cu
emisie unei particule sau am mai
multe ori particule Deci iarăși
simbolic vorbind nucleul x se dezintegrează
în tu nucleu Y8 Și o particulă
b eventual putând se formați și
alte particule proprietățile de
bază ale dezintegrării nucleare
sunt următoarele În primul rând
ele sunt spontane și nu pot fi
influențate din exterior adică
au loc atunci când decizie le să
aibă loc Nu pot nu putem influența
întru în fel ritmul sau viteza
acestor dezintegrari clar sunt
deterministe dar doar în sens statistic
nu și înveți individual asta înseamnă
că nu putem spune dacă avem un
nucleu ce se dezintegrează nu putem
spune Când se va dezintegra dar
dacă avem un ansamblu de foarte
multe nuclee putem spune ce probabilitate
avem ca întruna întru anumită perioadă
de timp să se dezintegreze o anumită
fracție din iei deci putem da legi
numai statistice care să spună
probabilități și fracții nu și
legi individuale pentru comportarea
unui nucleu individual și bineînțeles
respectă toate legile de conservare