Các bài gi ng luy n thi môn V t Lí 12. Biên so n: Tr ng Văn Thanhả ệ ậ ạ ươ
CHUYÊN Đ V T LÝ H T NHÂNỀ Ậ Ạ
Ph n I: TÓM T T LÝ THUY Tầ Ắ Ế
§ 1.C U T O C A H T NHÂN NGUYÊN TẤ Ạ Ủ Ạ Ử
Đ H T KH I Ộ Ụ Ố
I. C U T O C A H T NHÂN NGUYÊN TẤ Ạ Ủ Ạ Ử
1. C u h t nhân nguyên t ấ ạ ử
H t nhân đc c u t o b i hai lo i h t s c p g i là nuclon g m:ạ ượ ấ ạ ở ạ ạ ơ ấ ọ ồ
Prôtôn: ki hi u ệ
Hp 1
1
mp =
27
10.67262,1
kg , đi n tích : +e .ệ
N trôn:ơ kí hi u ệ
1
0
n n=
,
mn =
27
10.67493,1
kg , không mang đi n tíchệ
1.1. Kí hi u h t nhân:ệ ạ
A
Z
X
-
A
= s nuctrôn : s kh iố ố ố
-
Z
= s prôtôn = đi n tích h t nhân: nguyên t số ệ ạ ử ố
-
N A Z
= −
: s n trônố ơ
1.2. Bán kính h t nhân nguyên t :ạ ử
1
15 3
1, 2 .10R A
−
=
(m)
2.Đng vồ ị
Nh ng nguyên t đng v là nh ng nguyên t có cùng s prôtôn (ữ ử ồ ị ữ ử ố
Z
), nh ng khác s n trôn (N) hay sư ố ơ ố
nuclôn (A).
Ví d :ụHidrô có ba đng vồ ị
1 2 2 3 3
1 1 1 1 1
; ( ) ; ( )H H D H T
+ đng v b n : trong thiên nhiên có kho ng 300 đng v lo i này .ồ ị ề ả ồ ị ạ
+ đng v phóng x ( không b n) : có kho ng vài nghìn đng v phóng x t nhiên và nhân t o . ồ ị ạ ề ả ồ ị ạ ự ạ
3.Đn v kh i l ng nguyên tơ ị ố ượ ử
-
: có giá tr b ng ị ằ
1/12
kh i l ng đng v cacbon ố ượ ồ ị
12
6
C
-
27 2 13
1 1,66058 .10 931, 5 / ; 1 1, 6 .10u kg MeV c MeV J
− −
= = =
Website http://truongthanh85.violet.vn. ĐT: 0974.810.957 1
Các bài gi ng luy n thi môn V t Lí 12. Biên so n: Tr ng Văn Thanhả ệ ậ ạ ươ
II. Đ H T KH I – NĂNG L NG LIÊN K T C A H T NHÂNỘ Ụ Ố ƯỢ Ế Ủ Ạ
1. L c h t nhânự ạ
- L c h t nhân là l c t ng tác gi a các nuclôn, bán kính t ng tác kho ng ự ạ ự ươ ữ ươ ả
15
10 m
−
.
- L c h t nhân không cùng b n ch t v i l c h p d n hay l c tĩnh đi n; nó là l c m i truy n t ng tácự ạ ả ấ ớ ự ấ ẫ ự ệ ự ớ ề ươ
gi a các nuclôn trong h t nhân g i là t ng tác m nh. ữ ạ ọ ươ ạ
2. Đ h t kh i ộ ụ ố
m
∆
c a h t nhân ủ ạ
A
Z
X
Kh i l ng h t nhân ố ượ ạ
hn
m
luôn nh h n t ng kh i l ng các nuclôn t o thành h t nhân đó m t l ng ỏ ơ ổ ố ượ ạ ạ ộ ượ
m
∆
.
. ( ).
p N hn
m Z m A Z m m
� �
∆ = + − −
� �
3. Năng l ng liên k t ượ ế
lk
W
c a h t nhân ủ ạ
A
Z
X
- Năng liên kêt Là năng l ng t a ra khi t o thành m t h t nhân (hay năng l ng thu vào đ phá v m t h tượ ỏ ạ ộ ạ ượ ể ỡ ộ ạ
nhân thành các nuclôn riêng bi t).ệ
o Khi đn v c a:ơ ị ủ
[ ] [ ] [ ]
;
lk p n hn
W J m m m kg
� �
= = = =
� �
Thì
2 2
. . . .
lk p n hn
W Z m N m m c m c
� �
= + − = ∆
� �
4.Năng l ng liên k t riêng c a h t nhân ượ ế ủ ạ
A
Z
X
- Năng l ng liên k t riêng là năng l ng liên k t tính trên m t nuclôn ượ ế ượ ế ộ
lk
W
A
.
- H t nhân có năng l ng liên k t riêng càng l n thì càng b n v ng.ạ ượ ế ớ ề ữ
§ 2. PH N NG H T NHÂN Ả Ứ Ạ
I. PH N NG H T NHÂNẢ Ứ Ạ
- Ph n ng h t là m i quá trình d n t i s bi n đi s bi n đi c a h t nhân.ả ứ ạ ọ ẫ ớ ự ế ổ ự ế ổ ủ ạ
1 2 3 4
1 2 3 4
1 2 3 4
A A A A
Z Z Z Z
X X X X+ +
hay A + B C + D.→
- Có hai lo i ph n ng h t nhânạ ả ứ ạ
o Ph n ng t phân rã c a m t h t nhân không b n thành các h t nhân khác (phóng x )ả ứ ự ủ ộ ạ ề ạ ạ
o Ph n ng t ng tác gi a các h t nhân v i nhau d n đn s bi n đi thành các h t nhân khác.ả ứ ươ ữ ạ ớ ẫ ế ự ế ổ ạ
Chú ý: Các h t th ng g p trong ph n ng h t nhânạ ườ ặ ả ứ ạ
Website http://truongthanh85.violet.vn. ĐT: 0974.810.957 2
Các bài gi ng luy n thi môn V t Lí 12. Biên so n: Tr ng Văn Thanhả ệ ậ ạ ươ
Prôtôn (
1 1
1 1
p H=
) ; N trôn (ơ
1
0
n
) ; Heli (
4 4
2 2
He
α
=
) ; Electrôn (
0
1
e
β
−−
=
) ; Pôzitrôn (
0
1
e
β
++
=
)
II. CÁC ĐNH LU T B O TOÀN TRONG PH N NG H T NHÂNỊ Ậ Ả Ả Ứ Ạ
1. Đnh lu t b o toàn s nuclôn (s kh i A)ị ậ ả ố ố ố
1 2 3 4
A A A A
+ = +
2. Đnh lu t b o toàn đi n tích (nguyên t s Z)ị ậ ả ệ ử ố
1 2 3 4
Z Z Z Z
+ = +
3. Đnh lu t b o toàn đng l ng:ị ậ ả ộ ượ
sPP
t
4. Đnh lu t b o toàn năng l ng toàn ph n ị ậ ả ượ ầ
WsW
t
Chú ý:
- Năng l ng toàn ph n c a m t h t nhân: g m năng l ng ngh và năng l ng thông th ng ( đng năng)ượ ầ ủ ộ ạ ồ ượ ỉ ượ ườ ộ
2 2
1
2
W mc mv
= +
- Đnh lu t b o toàn năng l ng toàn ph n có th vi t:ị ậ ả ượ ầ ể ế
Wđ1 + Wđ2 + m1.c2 + m2.c2 = Wđ3 + Wđ4 + m3.c2 + m4.c2
- Liên h gi a đng l ng và đng năngệ ữ ộ ượ ộ
2
2
d
P mW
=
hay
2
2
d
P
Wm
=
III. NĂNG L NG TRONG PH N NG H T NHÂNƯỢ Ả Ứ Ạ
m0 = m1+m2 và m = m3 + m4
-Trong tr ng h p ườ ợ
( ) ; ( )m kg W J
:
2
0
2
0)()( cmmcmmW
(J)
-Trong tr ng h p ườ ợ
( ) ; ( )m u W MeV
:
5,931)(5,931)( 00 mmmmW
o N u mế0 > m:
0W>
: ph n ng t a năng l ngả ứ ỏ ượ
o N u mế0 < m :
0W<
: ph n ng thu năng l ng ả ứ ượ
§ 3. PHÓNG X Ạ
I. PHÓNG XẠ
Website http://truongthanh85.violet.vn. ĐT: 0974.810.957 3
Các bài gi ng luy n thi môn V t Lí 12. Biên so n: Tr ng Văn Thanhả ệ ậ ạ ươ
Phóng x là hi n t ng h t nhân không b n v ng t phân rã, phát ra các tia phóng x và bi n đi thànhạ ệ ượ ạ ề ữ ự ạ ế ổ
các h t nhân khác. ạ
II. CÁC TIA PHÓNG XẠ
1.1 Các ph ng trình phóng x :ươ ạ
- Phóng x ạ
4
2
( )He
α
: h t nhân con lùi hai ô so v i h t nhân m trong b ng tu n hoàn.ạ ớ ạ ẹ ả ầ
4 4
2 2
A A
Z Z
X He Y
−
−
+
- Phóng x ạ
0
1
( )e
β
−−
: h t nhân con ti n m t ô so v i h t nhân m trong b ng tu n hoàn.ạ ế ộ ớ ạ ẹ ả ầ
0
1 1
A A
Z Z
X e Y
− +
+
- Phóng x ạ
0
1
( )e
β
++
: h t nhân con lùi m t ô so v i h t nhân m trong b ng tu n hoàn.ạ ộ ớ ạ ẹ ả ầ
0
1 1
A A
Z Z
X e Y
+ −
+
- Phóng x ạ
:
* 0
0
A A
Z Z
X X
γ
+
1.2. B n ch t và tính ch t c a các lo i tia phóng xả ấ ấ ủ ạ ạ
Lo i TiaạB n Ch tả ấ Tính Ch tấ
()oLà dòng h t nhân nguyên t Heli (ạ ử
4
2
He
),
chuy n đng v i v n t c c 2.10ể ộ ớ ậ ố ỡ 7m/s.
oIon hoá r t m nh.ấ ạ
oĐâm xuyên y u.ế
(-)oLà dòng h t êlectron ạ
0
1
( )e
−
, v n t c ậ ố
c
oIon hoá y u h n nh ngế ơ ư
đâm xuyên m nh h n tiaạ ơ
.
(+)oLà dòng h t êlectron d ng (còn g i làạ ươ ọ
pozitron)
0
1
( )e
+
, v n t c ậ ố
c
.
()oLà b c x đi n t có năng l ng r t caoứ ạ ệ ừ ượ ấ oIon hoá y u nh t, đâmế ấ
xuyên m nh nh t.ạ ấ
III. CÁC ĐNH LU T PHÓNG XỊ Ậ Ạ
1. Chu kì bán rã c a ch t phóng x (T)ủ ấ ạ
Chu kì bán rã là th i gian đ m t n a s h t nhân hi n có c a m t l ng ch t phóng x b phân rã, bi nờ ể ộ ử ố ạ ệ ủ ộ ượ ấ ạ ị ế
đi thành h t nhân khác. ổ ạ
2. H ng s phóng xằ ố ạ
ln 2
T
λ
=
(đc tr ng cho t ng lo i ch t phóng x )ặ ư ừ ạ ấ ạ
3. Đnh luịt phóng xậ ạ
S h t (N)ố ạ Kh i l ng (m)ố ượ Đ phóng x (H) ộ ạ
10
(1 3, 7.10 )Ci Bq=
Trong quá trình phân rã, số
h tạ nhân phóng x gi m theoạ ả
Trong quá trình phân rã,
kh iố lưngợ h t nhân phóng xạ ạ
gi m theo th i gian tuân theoả ờ
- Đi l ng đc tr ng choạ ượ ặ ư
tính phóng x m nh hay y uạ ạ ế
Website http://truongthanh85.violet.vn. ĐT: 0974.810.957 4
Các bài gi ng luy n thi môn V t Lí 12. Biên so n: Tr ng Văn Thanhả ệ ậ ạ ươ
th i gian tuân theo đnh lu tờ ị ậ
hàm s mũ.ốđnh lu t hàm s mũ.ị ậ ố c a ch t phóng x . ủ ấ ạ
- S phân rã trong m tố ộ
giây.
( ) 0 0
. 2 .
t
t
T
t
N N N e
λ
−−
= =
( ) 0 0
. 2 .
t
t
T
t
m m m e
λ
−−
= =
( ) 0 0
. 2 .
t
t
T
t
H H H e
λ
−−
= =
H N
λ
=
o
0
N
: s h t nhân phóng xố ạ ạ
th i đi m ban đu. ở ờ ể ầ
o
( )t
N
: s h t nhân phóngố ạ
x còn l i sau th i gian ạ ạ ờ
t
.
o
0
m
: kh i l ng phóng xố ượ ạ
th i đi m ban đu.ở ờ ể ầ
o
( )t
m
: kh i l ng phóng xố ượ ạ
còn l i sau th i gian ạ ờ
t
.
o
0
H
: đ phóng x th iộ ạ ở ờ
đi m ban đu.ể ầ
o
( )t
H
: đ phóng x còn l iộ ạ ạ
sau th i gian ờ
t
.
công th c liên quan : ứ
4,22
V
N
N
A
m
n
A
NA = 6,023.1023 nguyên t /molử
IV. NG C A CÁC ĐNG V PHÓNG XỨ Ủ Ồ Ị Ạ
- Theo dõi quá trình v n chuy n ch t trong cây b ng ph ng pháp nguyên t đánh d u.ậ ể ấ ằ ươ ử ấ
- Dùng phóng x ạ
tìm khuy t t t trong s n ph m đúc, b o qu n th c ph m, ch a b nh ung th …ế ậ ả ẩ ả ả ự ẩ ữ ệ ư
- Xác đnh tu i c v t.ị ổ ổ ậ
§ 4. PH N NG PHÂN H CH - PH N NG NHI T H CH Ả Ứ Ạ Ả Ứ Ệ Ạ
NHÀ MÁY ĐI N NGUYÊN T Ệ Ử
I. PH N NG PHÂN H CHẢ Ứ Ạ
1. Ph n ng phân h chả ứ ạ
Ph n ng phân h ch là m t h t nhân r t n ng nh Urani (ả ứ ạ ộ ạ ấ ặ ư
235
92
U
) h p th m t n trôn ch m s v thànhấ ụ ộ ơ ậ ẽ ỡ
hai h t nhân trung bình, cùng v i m t vài n trôn m i sinh ra.ạ ớ ộ ơ ớ
1 2
1 2
235 1 236 1
92 0 92 0
200
A A
Z Z
U n U X X k n MeV+ + + +
2. Ph n ng phân h ch dây chuy nả ứ ạ ề
N u s phân h ch ti p di n liên ti p thành m t dây chuy n thì ta có ph n ng phân h ch dây chuy n, khiế ự ạ ế ễ ế ộ ề ả ứ ạ ề
đó s phân h ch tăng lên nhanh trong m t th i gian ng n và có năng l ng r t l n đc t a ra. ố ạ ộ ờ ắ ượ ấ ớ ượ ỏ
Đi u ki n đ x y ra ph n ng dây chuy n: xét s n trôn trung bình k sinh ra sau m i ph n ng phânề ệ ể ả ả ứ ề ố ơ ỗ ả ứ
h ch (ạ
là h s nhân n trôn).ệ ố ơ
o N u ế
1k<
: thì ph n ng dây chuy n không th x y ra.ả ứ ề ể ả
Website http://truongthanh85.violet.vn. ĐT: 0974.810.957 5