Phản ứng hạt nhân

I - PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

Phản ứng hạt nhân là quá trình biến đổi của các hạt nhân, được chia thành hai loại:

- Phản ứng hạt nhân tự phát

- Phản ứng hạt nhân kích thích

II- CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN

\(A + B \to C + D\)

1. Bảo toàn điện tích

\({Z_A} + {\rm{ }}{Z_B} = {\rm{ }}{Z_C} + {\rm{ }}{Z_D}\)

2. Bảo toàn số nuclon (bảo toàn số A)

\({A_A} + {\rm{ }}{A_B} = {\rm{ }}{A_C} + {\rm{ }}{A_D}\)

3. Bảo toàn năng lượng toàn phần

\({W_t} = {\rm{ }}{W_s}\)

4. Bảo toàn động lượng

\(\overrightarrow {{P_t}}  = \overrightarrow {{P_s}} \)

- Không có định luật bảo toàn khối lượng

\(\Delta {m_A} + \Delta {m_B} \ne \Delta {m_C} + \Delta {m_D}\) (vì \({{\rm{W}}_{l{k_A}}} + {{\rm{W}}_{l{k_B}}} \ne {{\rm{W}}_{l{k_C}}} + {{\rm{W}}_{l{k_D}}}\) )

- Không có định luật bảo toàn số proton

III - NĂNG LƯỢNG CỦA MỘT PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

- Năng lượng của phản ứng hạt nhân

\(\begin{array}{l}\Delta E = \left( {\sum {m{}_{trc} - \sum {{m_{sau}}} } } \right){c^2} = \left( {\sum {{{\rm{W}}_{{{\rm{d}}_{{\rm{s}}au}}}} - \sum {{{\rm{W}}_{{d_{trc}}}}} } } \right)\\ = \left( {\sum {\Delta {m_{sau}} - \sum {\Delta {m_{trc}}} } } \right){c^2} = \sum {{{\left( {{{\rm{W}}_{lk}}} \right)}_{sau}} - \sum {{{\left( {{{\rm{W}}_{lk}}} \right)}_{trc}}} } \end{array}\)

 Nếu:

  • \(\Delta E{\rm{ }} > {\rm{ }}0\) : thì tỏa nhiệt
  • \(\Delta E{\rm{ }} < {\rm{ }}0\): thì thu nhiệt

Nếu phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng thì năng lượng tỏa ra dưới dạng động năng của các hạt sản phẩm và năng lượng photon γ. Năng lượng tỏa ra đó thường được gọi là năng lượng hạt nhân.

Năng lượng do 1 phản ứng hạt nhân tỏa ra là:

\(\Delta E = \left( {\sum {m{}_{trc} - \sum {{m_{sau}}} } } \right){c^2} > 0\)

Năng lượng do N phản ứng là: \[Q{\rm{ }} = {\rm{ }}N\Delta E\]

Nếu cứ 1 phản ứng có k hạt thì số phản ứng : \(N = \frac{1}{k}{N_X} = \frac{1}{k}\frac{{{m_X}}}{{{A_X}}}{N_A}\)

*** Photon tham gia phản ứng:

Giả sử hạt nhân A đứng yên hấp thụ photon gây ra phản ứng hạt nhân:

\(\gamma  + A \to B + C\)

Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng toàn phần:

\(\varepsilon  + {m_A}{c^2} = \left( {{m_B} + {m_C}} \right){c^2} + \left( {{{\rm{W}}_B} + {{\rm{W}}_C}} \right)\) với \(\varepsilon  = hf = \frac{{hc}}{\lambda }\)

Luyện bài tập vận dụng tại đây!