核的裂变和聚变

1、核的裂变和聚变,原子弹爆炸后的 日本广岛,氢弹爆炸时的情景,思考：原子弹和氢弹爆炸时放出的巨大的能量来自哪里 （提示：原子的哪个部分）,一、核反应,1、定义：原子核在其它粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应,1919年卢瑟福用粒子轰击氮原子核，产生氧的一种同位素和一个质子，其反应方程式：,2、反应前后的质量数和电荷数守恒,用粒子轰击铍原子核，人们发现了中子，其核反应方程方程为：,请同学们根据核反应前后的质量数和电荷数守恒的规律，计算出C原子的质量数A和电荷数Z。,答案：A=12 Z=6,二、质能方程 核能,1、原子核中核子之间存在的一种强大的相互作用力叫核力（短程力）,由于有强大的核力作

2、用核子在结合成原子核或原子核分解为核子时，伴随着巨大能量的变化.,思考：核反应时为什么会伴随着巨大的能量变化呢？预习教材后回答,2、核反应中放出的能量称为核能,例如，一个中子和一个质子结合成氚核时，以光子的形式放出2.2Mev的能量，即：,思考：核能是从哪里来的呢？,3、以上的这种现象就叫做质量亏损。,亏损的质量到哪里去了呢？,狭义相对论告诉我们，物体的能量E和质量m之间存在着密切的联系，它们之间的关系是：,E = mc2,这就是著名的爱因斯坦质能方程。,精确的计算表明，中子和质子结合成氘核时，质量亏损m=0.004010-27kg, 则释放的能量为多少？,由E = mc2 得 E=2.2Me

3、v,什么样的核反应可以释放能量呢？预习教材后回答,物理学家研究发现：,（1）核子结合成原子核时有质量亏损，放出能量。,（2）重核分裂成中等质量的核时有质量亏损，放出能量,（3）轻核结合成中等质量的核时有质量亏损，放出能量,(2)、(3)这两种情况为什么也有质量亏损，为什么？,原子序数较大的重核A分列成中等质量的B和C,有质量亏损.放出能量,原子序数很小的轻核D、E结合成原子序数大些的中等质量核F，会有质量亏损，放出能量,精确的研究表明：不同元素的原子核里面的核子平均质量不同.,三、核裂变,1、裂变的定义： 重核（原子序数较大）分裂成质量较小（原子序数较小）的核，释放能量的反应，称为裂变。,研究

4、发现:用中子轰击重核可使重核发生裂变，并释放出新的中子，同时释放出巨大的能量。,2、铀核的裂变：（用中子轰击铀核）,裂变时可释放出巨大的能量，铀核裂变的产物不同，释放的能量也不同。一般说来，铀核裂变时平均每个核子释放出的能量约为1MeV。,上述裂变前后质量亏损为: kg,释放的能量：E=201Mev,3、链式反应： 一般说来，铀核裂变时总要释放出23个中子，这些中子又引起其他的铀核裂变，这样就会不断地进行下去，释放出越来越多的能量。这就是链式反应。,一代接一代,如果不对链式反应进行控制，雪崩式的裂变反应就会在瞬间发生，数量巨大的铀核在不到百分之一秒内全部裂变会放出惊人的核能，并形成剧烈爆炸.这

5、就是原子弹的原理.,四、核聚变,1、聚变的定义：某些轻核结合成质量较大的核时，释放出核能的反应，称为聚变。 例如：一个氘核和一个氚核结合成一个氦核时，平均每个核子放出的能量在3MeV以上。核反应方程是：,2、在消耗相同质量 的核燃料时，聚变比裂变能释放更多的能量。,思考：为什么聚变比裂变放出的能量更大呢？,因为聚变比裂变平均每个核子亏损的质量大些,3、核聚变发生的条件：,核聚变要在极高的温度下进行，因为要使轻核发生聚变，必须使它们接近到10-15m的距离，也就是接近核力发生的范围。 原子弹爆炸时能产生满足聚变条件的高温，因此可以利用原子弹来引起聚变反应。,氢弹就是根据聚变反应的原理制成的，所以

6、它比原子弹的威力更大。,应用：,太阳内部和许多恒星内部都在激烈地进行着聚变反应（热核反应）。这就解释了恒星不断地发光发热的能量来源。 太阳每秒钟辐射的能量约为3.8 1026J（相当于1亿吨优质煤），已经发光十亿年了，如果没有聚变反应，它是不会有这样巨大能量来源的。科学家根据太阳的物质推算，它还可像目前这样发光发热几十亿年。,课堂小结：,1、核反应：原子核在其它粒子的轰击下产生新原子 核的过程 2、爱因斯坦质能方程E = mc2 3、核裂变原理 4、核聚变原理,课堂练习:,(1)、下列核反应中，表示重核裂变的是（ ） A、 B、 C、 D、,C,（2）、秦山核电站第一期工程装机容量为30万kW，如果1g铀235完全裂变时产生的能量为8.21010 J，并且假定产生的能量都变成了电能，那么，每年要消耗多少铀235?（一年按365天计算）,解：核电站每天的发电量为W=Pt=3108243600 J=2.5921013 J. 每年的发电量W总=365W=9.461015 J 而1 g铀完全裂变时产生的能量为：8.21010 J.,所以，每年消耗的铀的量为,(3)、一个