Вопросы для самоподготовки
8.1. Определение ядра.
8.2. Определение массового числа.
8.3. Изотопы.
8.4. Изобары.
8.5. Радиус ядра.
8.6. Определение ядерных сил.
8.7. Основные свойства ядерных сил.
8.8. Определение энергии связи нуклона в ядре.
8.9. Определение энергии связи ядра.
8.10. Определение дефекта масс.
8.11. Определение удельной энергии связи ядра.
8.12. Нейтроны деления.
8.13. Определение естественной радиоактивности.
8.14. Определение искусственной радиоактивности.
8.15. Закон радиоактивного распада.
8.16. Период полураспада.
8.17. α – распад.
8.18. β – распад.
8.19. γ – излучение.
8.20. Правила радиоактивного смещения.
8.21. Определение ядерной реакции.
8.22. Эндотермическая реакция.
8.23. Экзотермическая реакция.
8.24. Элементарные частицы.
8.25. Закон сохранения массового числа A.
8.26. Закон сохранения зарядового числа Z.
АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПО ТЕМЕ:
«ЭЛЕМЕНТЫ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ»
1. Записать уравнения, позволяющие определить неизвестные физические величины.
Выразить числовые значения физических величин в единицах системы СИ.
Решить полученную систему уравнений относительно искомой физической величины.
Проверить единицы физических величин справа и слева от знака равенства.
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПО ТЕМЕ:
«ЭЛЕМЕНТЫ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ»
Задача
8.1. Вычислить
дефект массы и энергию связи ядра
.
-
Дано:
А=7
Z=3
Решение:
Согласно формуле (8.6), дефект массы ядра есть разность между суммой масс свободных нуклонов и массой ядра, т.е.
(1)
Найти:
Δm - ?
E – ?
Можно считать, что масса нейтрального атома равна сумме масс ядра и электронов, составляющих электронную оболочку атома, т.е.
.
Откуда
|
(2) |
.
Подставляя (2) в уравнение (1) получаем
|
(3) |
Учитывая,
что
,
где mH
– масса атома водорода, находим
|
(4) |
Числовые значения масс находим из таблицы 6 в приложении.
В соответствии с законом пропорциональности массы и энергии, согласно формуле (8.4)
. |
(5) |
Подставляя уравнение (4) в (5) получаем
|
Вычисления:
|
Ответ: Δm=0,689 10-28 кг, Wсв=6,201 10-12 Дж.
Задача 8.2. Определить начальную активность А0 радиоактивного препарата магния массой m=0,2 мкг, а также его активность A через время t=6 ч. Период полураспада T1/2 магния считать известным.
-
Дано:
Решение:
Согласно формуле (8.16), активность А изотопа характеризует скорость радиоактивного распада
Найти:
A0 - ?
A – ?
и определяется отношением числа dN ядер, распавшихся за интервал времени dt, к этому интервалу:
(1)
По закону радиоактивного распада, согласно (8.15), число распадающихся ядер данного сорта N убывает со временем по экспоненциальному закону
|
(2) |
,где N0 – начальное число распадающихся атомов при t=0, λ – постоянная распада.
Продифференцируем уравнение (2) по времени:
|
(3) |
.
Поставляя (3) в формулу (1) получаем:
|
(4) |
.
Начальную активность А0 препарата получаем при t=0:
|
(5) |
.Постоянная радиоактивного распада связана с периодом полураспада Т1/2 соотношением
|
(6) |
.Число N0 радиоактивных ядер, содержащихся в изотопе, равно произведению постоянной Авогадро NА на количество вещества данного изотопа:
|
(7) |
.
С учетом выражений (6) и (7) формулы (5) и (4) принимают вид
|
Вычисления:
Ответ: А0=5,13 1012 Бк, А=81,3 Бк.