1.2 -النقص الكتلي. النوى- الكتلة والطاقة Noyau- Masse et énergie 1 التكافو «كتلة-طاقة» 2 طاقة الربط ثانية نتيجة الطاقة الا شعاعية التي تحررها

Størrelse: px

Starte visningen fra side:

Download "1.2 -النقص الكتلي. النوى- الكتلة والطاقة Noyau- Masse et énergie 1 التكافو «كتلة-طاقة» 2 طاقة الربط ثانية نتيجة الطاقة الا شعاعية التي تحررها"

Emil Olesen
6 år siden
Visninger:

طاقة تسمى طاقة الكتلة وتعبريها: (J) طاقة الكتلة بالجول : (kg) الكتلة بالكيلوغرام :m = m.c 8 c = 3.0 m.s سرعة انتشار الضوء في الفراغ : c Δm Δ = Δm.c خلال تحول ما يكون تغري الطاقة 9 شكل تفقد الشمس.

1 النوىالكتلة والطاقة التكافو «كتلةطاقة». علاقة انشتاين (ste). تغري الطاقة والكتلة عندما تتغري كتلة مجموعة بالمقدار الكتلية لهذه المجموعة هو: النوى_ الكتلة والطاقة /6 النوى الكتلة والطاقة Noyau Masse et éerge NoyauMasse et éerge يتوفر كل جسم كتلته m في سكون على طاقة تسمى طاقة الكتلة وتعبريها: (J) طاقة الكتلة بالجول : (kg) الكتلة بالكيلوغرام :m = m.c 8 c = 3.0 m.s سرعة انتشار الضوء في الفراغ : c Δm Δ = Δm.c خلال تحول ما يكون تغري الطاقة 9 شكل تفقد الشمس.0 kg من كتلتها كل ثانية نتيجة الطاقة الا شعاعية التي تحررها 3. وحدات الطاقة والكتلة أ الا لكترونفولط عوض الجول (J) ت ستعمل في الفيزياء النووية وحدة للطاقة ملامي ة أكرث هي الا لكترونفولط.(eV) الا لكترون فولط هو مقدار الطاقة الحركية التي يكتسبها إلكترون خاضع لفرق 9 جهد يساوي فولط. ev =,6.0 J ب وحدة الكتلة الذرية كتل الدقاي ق المدروسة في الفيزياء النووية صغرية جدا لذلك ت ستعمل وحدة ملامي ة للكتلة تسمى وحدة الكتلة الذرية (u). ستنطفي الشمس بعد أن تفقد ع شر كتلتها الحالية. ما المدة الزمنية التي تفصلني عن هذا الحدث إذا كانت كتلة الشمس هي 30,99.0 kg وحدة الكتلة الذرية تساوي من كتلة الكربون. 7 u =,66.0 kg بتطبيق علاقة انشتاين بالنسبة لكتلة m=u نجد: طاقة الربط. النقص الكتلي u =93,5 MeV/c النقص الكتليΔm لنواة كتلتها m مقدار موجب يساوي الفرق بني مجموع كتل النويات وكتلة النواة. Δm = m p (A)m m مع: m p :كتلة البروتون و m :كتلة النوترون شكل مجموع كتل النويات أكبر من كتلة النواة

2 97 هو 7. النقص الكتلي لنواة الزي بق,78.0 kg 80 Hg احسب كتلة نواة الزي بق بالكيلوغرام وبوحدة الكتلة الذرية. كتلة النوترون: كتلة البروتون النوى الكتلة والطاقة m =, u تطبيق. طاقة الربط m p=,00776 u /6 p p لنواة هي الطاقة التي يجب إعطاؤها للنواة في حالة سكون طاقة الربط لفصل نوياتها وتبقى في حالة سكون. Δm.c = m (A)m m = p He ;= A 3. طاقة الربط بالنسبة لنوية نعر ف طاقة الربط بالنسبة لنوية بالعلاقة: مع طاقة الربط للنواة وA عدد النويات. وحدة طاقة الربط بالنسبة لنوية هي :.MeV/ucléo كلام كانت طاقة الربط بالنسبة لنوية كبرية كلام كانت النواة أكرث استقرارا والعكس صحيح. شكل 3 يجب منح طاقة مقدارها لفصل نويات الهيليوم تطبيق 35. U 9 حدد مكونات نواة النظري 35 للا ورانيوم احسب النقص الكتلي لهذه النواة بوحدة الكتلة الذرية ثم بالكيلوغرام. 3 احسب بالجول ثم ب MeV طاقة ربط هذه النواة. 8 9 c =,998.0 m.s ev =,60.0 J احسب طاقة الربط بالنسبة لنوية لهذه النواة. 5 قارن استقرار نواة الا ورانيوم 35 مع نواة الراديوم ذي طاقة الربط بالنسبة لنوية.7,66MeV/ucléo,35.0 J 7 35 u =, kg m =,00867u m =,0077u m( U) = 3,9933u p 9 0 8,8 (MeV/ucléo) A. منحنى أسطون لمقارنة استقرار مختلف النوى نستعمل منحنى أسطون الذي ميثل تغريات مقابل طاقة الربط بالنسبة لنوية ) ) بدلالة عدد النويات A. تكون النواة أكرث استقرارا كلام و جدت في أسفل المنحنى. بالنسبة ل < 90 A < 0 يضم هذا الجزء من المنحنى النويدات الا كرث استقرارا مثل الحديد. بالنسبة ل < 0 A و > 90 A يضم هذان الجزءان نوى غري مستقرة. ميكن لهذه النوى أن تتحول إلى نوى أكرث استقرارا على إثر نوعني من التحولات النووية: منطقة الاستقرار شكل منحنى أسطون

3 النوى الخفيفة ) 0 < A ( ميكنها أن تندمج لتكون نواة أكرث ثقلا تنتمي إلى مجال الاستقرار. هذا التفاعل يسمى الاندماج النووي. النوى الثقيلة (90 > A ( ميكنها أن تنشطر إلى نواتني خفيفتني تنتميان إلى مجال الاستقرار. هذا التفاعل يسمى الانشطار النووي. 3 الانشطار والاندماج النوويان النوى الكتلة والطاقة 3/6 56 Ba 9 36 Kr.3 الانشطار النووي الانشطار النووي تفاعل نووي محرض يتم خلاله انشطار نواة ثقيلة إلى نواتني خفيفتني عند تصادمها بنوترون. 0 0 مثال: انشطار نواة الا ورانيوم 35 (شكل ). U Kr Ba H 3 H النوترونات الناتجة عن انشطار نواة الا ورانيوم ميكنها أن تو دي إلى تفاعلات انشطار أخرى فيحدث تفاعل نووي متسلسل. النويدة التي ميكنها أن تنشطر (مثل الا ورانيوم ( 35 تسمى نويدة شطورة. النويدة التي ميكنها أن تعطي نويدة شطورة تسمى نويدة خصبة..3 الاندماج النووي شكل 5 انشطار نواة الا ورانيوم الاندماج النووي نفاعل نووي محرض يتم خلاله اندماج نواتني خفيفتني لتكوين نواة أكرث ثقلا. مثال: تنتج طاقة الشمس عن تفاعلات اندماج تو دي إلى تكون الهيليوم He A A H H H e 0 H H He 3 He He He H 3 3 H He e 0 A A A 3 3 المعادلة الحصيلة للمعادلات السابقة هي: الحصيلة الكتلية والطاقية. الحالة العامة A3 نعتبر تحولا نوويا معادلته: حيث رمز نواة أو دقيقة. خلال هذا التحول تغريت كتلة المجموعة بالمقدار: Δm = mf m = [ m( 3) m( ) ] [ m( ) m( ) ] وتكون بذلك طاقة التفاعل هي: شكل 6 الاندماج النووي بروتون و A) نوترون ) (A ) Δ ( ) ( ) 3 A3 A 3 3 [ ( ) ( )] شكل 7 مخطط الطاقات [ ] Δ = Δm.c = m( ) m( ) m( )m( ).c 3

4 النوى الكتلة والطاقة /6 معهد اليقظة طاقة التفاعل مقدار جبري: يكون التفاعل ناشرا للطاقة يكون التفاعل ماصا للطاقة يتم التفاعل دون تغري الطاقة. باستعامل قانوين صودي للانحفاظ وتعبري طاقة الربط لنواة ميكن كتابة طاقة تفاعل نووي على الشكل: lbrée = Δ < 0 Δ > 0 Δ = 0 [ ] [ ] Δ = ( ) ( ) ( ) ( ) 3 ملحوظة: الطاقة المحررة (الناتجة) من طرف تفاعل نووي مقدار موجب: تطبيق 3 A A A3 A نعتبر معادلة تفاعل نووي: 3 3 اكتب معادلة الحصيلة الطاقية لهذا التفاعل بدلالة طاقات الربط. ( اعط تعبري بدلالة الا عداد الذرية وأعداد الكتلة A وكتل النوى. m( ( 3 ذكر بقانوين الانحفاظ. باستعامل قانوين الانحفاظ بني أن معادلة الحصيلة الطاقية السابقة تكتب على الشكل: Δ = [ m( ] 3) m( )m( )m( ).c. حالتا الانشطار والاندماج أ حالة الانشطار النووي نعتبر أحد تفاعلات انشطار الا ورانيوم 35 U Sr e طاقة هذا التفاعل هي: ( 38 5 ) ( 9 ) Δ = m( Sr) m( e) m m( U) m.c تطبيق احسب الطاقة الناتجة عن انشطار نواة أورانيوم 35 الذي يتم حسب المعادلة السابقة. Δ m الناتجة عن انشطار مول واحد من نوى الا ورانيوم 35. استنتج الطاقة 5 3 قارن Δ مع الطاقة الناتجة عن احتراق مول واحد من الميثان والتي تساوي. 8,5.0 J.mol m m() =,00087u m( 9 U) =3,993u m( 5 e) =39,89u m( 38Sr) = 93,895 u ب حالة الاندماج النووي نعتبر تفاعل اندماج نواتني للهيليوم: He He He H 3 3 طاقة هذا التفاعل هي: Δ = m( H) m( He) m( He) 3

5 النوى الكتلة والطاقة /6 معهد اليقظة تطبيق 5 احسب الطاقة الناتجة عن اندماج نواتني للهيليوم 3 حسب المعادلة السابقة. استنتج الطاقة Δ m الناتجة عن اندماج مول واحد من الهيليوم قارن Δ m مع الطاقة الناتجة عن احتراق مول واحد من الميثان والتي تساوي. 8,5.0 J.mol 3 c =,9979 m.s m( H) =,0073u m( He) =,005 u m( He) =3,09 u Y He A A Δ = m( Y) m( He) m( ) A A Y e A A 0 3. حالة الا نشطة الا شعاعية أ النشاط الا شعاعي α معادلة النشاط الا شعاعي α هي: طاقة هذا التحول هي: ب النشاط الا شعاعي β معادلة النشاط الا شعاعي طاقة هذا التحول هي: ج النشاط الا شعاعي β A A 0 Y معادلة النشاط الا شعاعي β هي: e A 0 A Δ = طاقة هذا التحول هي: m( Y) m( e ) m( ) تطبيق 6 0 نعتبر نويدة البولونيوم المشعة. Po 8 احسب طاقة الربط بالنسبة لنوية لهذه النويدة. 06 تتفتت النويدة السابقة لتعطي نويدة الرصاص. Pb 8 0 اكتب معادلة التفتت واستنتج نوع النشاط الا شعاعي لنويدة البولونيوم. Po 8 3 احسب الطاقة الناتجة عن هذا التفتت ب.MeV t على التوالي أعطى قياسان لنشاط عينة مشعة من نويدات البولونيوم 0 في اللحظتني t و 80= j =90 j 0 0. a و a =8.0 Bq =5,.0 Bq القيمتني 0 احسب عمر النصف t / لنويدة البولونيوم. Po 8 كتلة الدقيقة المتولدة:,006u هي: β Δ = m( Y) m( e ) m( ) A 0 A 06 0 m( 8Pb) = 05,9935u m( 8Po) = 0,0008u 5 تطبيقات وأخطار النشاط الا شعاعي للا نشطة الا شعاعية تطبيقات كثرية وأخطار نذكر منها: مجال الطب: تشخيص ومعالجة بعض الا مراض مجال الكيمياء: تتبع حركية بعض التفاعلات... مجال الطاقة: انتاج الطاقة الكهرباي ية باستغلال تفاعل الانشطار المجال الحريب: تصنيع القنبلة النووية والقنبلة الهيدروجينية وبعض الا سلحة الا خرى مجال الصناعة: الكشف عن عيوب التصنيع...

Relaterede dokumenter

Inde 2004 EXERCICE I. CHUTE LIBRE ET PARACHUTISME القفزة الكبرى.

السقوط الرأسي باحتكاك فيزياء تارودانت Inde 2004 EXERCICE I. CHUTE LIBRE ET PARACHUTISME الا نترنت مرتبطة بمشروع " القفزة يهدف هذا التمرين في خطوة أولى إلى تحليل معلومات واردة بموقع على قفزة تقليدية بواسطة