Ход урока:


Когда в 1912 году с вопросом о строении ядра атома обратились к самому Резерфорду, тот ограничился советом: «Спросите Бора…». Но тогда об этом Бор тоже ничего не знал. В настоящее время атомное ядро изучено и представляет собой достаточно сложную систему.
Давайте же вспомним, из чего состоит ядро атома? Некоторым из вас было даны индивидуальные домашние задания о строении ядра: один ученик продемонстрирует нам свою презентацию по этой теме, а второй пока оформит на доске свою домашнюю задачу.
( задача)
---Экспериментально установлено, что при вырывании электрона с ближайшей к ядру оболочки атом железа испускает серию квантов рентгеновского излучения. Энергия кванта с самой большой частотой равна 6,4кэВ. Определите по этим данным зарядовое число ядра.

И так мы выяснили внутренний мир атомного ядра, и какие силы удерживают протоны и нейтроны внутри ядра. А какая же энергия необходима для его разрушения?
(ответ)
  ----минимальная энергия необходимая для полного разрушения ядра называется энергией связи. У каждого ядра энергия связи своя. Чем она больше, тем более устойчиво атомное ядро. Энергия связи – это та энергия, которая выделяется при объединении нуклонов в одно ядро. Согласно теории относительности, энергия любого тела прямопропорциональна его массе
Е = mc2.

Есв = (Zmр + Nmn – mя)•c2 =Δ mc2  
где Δm – дефект масс.

Для нахождения энергии связи приходящейся на один нуклон, разделим полную энергию связи на число нуклонов А и получим:
ξ св =  
Для ядра гелия удельная энергия связи приблизительно равна 7,1 МэВ/нуклон. На рис. приведен график зависимости удельной энергии связи от массового числа A. Как видно из графика, удельная энергия связи нуклонов у разных атомных ядер неодинакова. Для легких ядер удельная энергия связи сначала круто возрастает от 1,1 МэВ/нуклон у дейтерия до 7,1 МэВ/нуклон у гелия . Затем, претерпев ряд скачков, удельная энергия медленно возрастает до максимальной величины 8,7 МэВ/нуклон у элементов с массовым числом A = 50–60, а потом сравнительно медленно уменьшается у тяжелых элементов. Например, у урана она составляет 7,6 МэВ/нуклон.
 


Удельная энергия связи ядер.
Уменьшение удельной энергии связи при переходе к тяжелым элементам объясняется увеличением энергии кулоновского отталкивания протонов. В тяжелых ядрах связь между нуклонами ослабевает, а сами ядра становятся менее прочными.

Открытие сложной структуры атомных ядер и энергии связи нуклонов в ядре поставило ряд новых вопросов, один из которых:
Может ли атомное ядро изменить своё состояние при взаимодействии с другими атомными ядрами или частицами?
(ответ)
--- ядерной реакцией называется превращение исходного атомного ядра при взаимодействии его с другими атомными ядрами или частицами в другое ядро. Условно ядерная реакция записывается
А + а → В + в

Где А - исходное ядро, а – бомбардирующая частица, В – ядро-продукт, в- испускаемая частица.
Исторически первой ядерной реакцией была реакция превращения ядра азота в ядро кислорода, в 1919 году Резерфорд.

147N + 42 He → 178O + 11H

В настоящее время установлено, что ядерные реакции могут происходить с любыми ядрами. Существуют два типа ядерных реакций, экзотермические, которые идут с выделением энергии и эндотермические, с поглощением энергии. Для определения выхода энергии в реакции используют соотношение:

Евых = (m1 + m2 – m3 – m4 ) c2

При любых ядерных реакциях выполняется закон сохранения энергии, импульса, момента импульса и закон сохранения заряда. Закон сохранения момента импульса принимает форму закона сохранения спина. Спин – собственный момент импульса любого атомного ядра, выражается полу целым или целым числом. При любых ядерных реакциях сумма спинов частиц до реакции равна сумме спинов частиц после реакции.

Исследования атомного ядра продолжались не один год, в 1934 г. Жолио-Кюри высказал предположение о возможности использования энергии ядерных реакций в практических целях. Опытным путём было установлено, что при делении лишь одного ядра атома урана выделяется 200МэВ энергии. Для сравнения: при полном сгорании 1 грамма урана 235 выделяется 75ГДж энергии ровно столько же, сколько при сгорании 3тонн угля. Но всегда ли эта энергия идёт на благо человечества?
(ответ)
-----сообщение и презентация по теме: «Ядерное оружие».

Мы повторили теоретическую часть по данной теме, а теперь решим задачи. Класс в два варианта решает задание самостоятельной работы , два человека работают у доски на оборотных сторонах, один ученик решает задачу из сборника материалов ЕГЭ, один ученик решает задачу из заданий ЗФТШ, трое работают по индивидуальным карточкам, двое решают задачи из сборника Кирик сам./раб. 34 № 1 и 2 высокий уровень стр. 153.
(примеры заданий варианта №1)
1. При бомбардировке изотопа азота нейтронами выбрасывается протон. Написать реакцию.

147N + 10n → 146C + 11p

2. Полученное ядро изотопа углерода оказывается β - радиоактивным, написать реакцию.

146С → 147N + 0-1е

3. Определить дефект масс и энергию связи ядра азота 147N
 
Воспользуемся формулой энергии связи Есв = (Zmр + Nmn – mя)•c2 =Δ mc2  
Число протонов Z = 7, число нейтронов N = 7
Есв = (7•1,00814 + 7•1,00866 - 13,99923)•931,5 = 110,261665 МэВ


4. Найти энергетический выход реакции.

Воспользуемся формулой энергии выхода Евых = (m1 + m2 – m3 – m4 ) c2
Евых = (13, 99923 + 1,00866 – 13,99995 –1,00814) 931,5 = - 0,1863МэВ

(задание из материалов ЕГЭ – 200 3г. стр. 9 В-5)
Определите энергетический выход ядерной реакции:

21Н + 21Н → 31Н + 11Н

m(11Н)=1,00783а.е.м. m(21Н)=2,0141а.е.м. m(31Н)=3,016105а.е.м.

(задание из ЗФТШ)

Оцените энергию, выделяющуюся при слиянии ядер лития 63Li и дейтерия 21H. Процесс слияния ядер идёт в два этапа:
1 этап: 63Li + 10n → 42He + 31H
2 этап: 21H + 31H → 42He + 10n
Нейтроны, подобно катализаторам в химических реакциях, используются только как промежуточное звено, и прореагировав в одном цикле, могут вступать в другой.

Домашнее задание: сборник задач Гольдфарб № 29.18, № 29.19, № 29.20.