і Сонда 1 маб к~міртек атомыны~ бейтарап 6С12 изотопыны~ 1-12 масса б~лігіне те~ я~ни Авагадро саныны~ кері шам
Работа добавлена на сайт samzan.net:
СӨЖ №6
- Атом ядросы энергиясы
- Атом ядросы моделі
- Ядролық реакция
- Радиоактивті
Ядролардың құрылысы.
Атом ядросы оң зарядталған протоннан және электр заряды жоқ нейтроннан тұрады. Протон мен нейтронның массаларын жуықтап алғанда өзара тең деп санауға болады (mp=1,00783; mn=1,00867.) Ядролық бөлшектердің массасы массаның атомдық бірлігімен (м.а.б) өлшенеді. Сонда 1 м.а.б көміртек атомының бейтарап 6С12 изотопының 1/12 масса бөлігіне тең, яғни Авагадро санының кері шамасын мына түрде есептеп шығаруға болады:
1м.а.б===1,6610-27кг.
1932ж Д. Иваненко мен В. Гейзенберг ядроның протон-нейтронды моделін ұсынды. Осыған сәйкес протонның массасы mp=1,6726*10-27 кг=1836me, мұндағы me-электронның массасы. Ал нейтронның массасы me=1,6749*10-27кг=1839me. Протондар мен нейтрондарды нуклондар (латынның “nucleus”-“ядро” деген сөзінен алынған) деп атайды. Атом ядросының радиусы шамамен 10-15м болады. Жүргізілген дәл өлшеулер ядроның радиусы ядролық бөлшектің санына тәуелді екенін көрсетті. Ол тәуелділікті мына өрнекпен анықтайды: R=(1,5*10-15м)* ,мұндағы А- массалық сандар. Ядродағы протондар саны атом қабықшасындағы электр санына тең. Ендеше, ядродағы протондар саны Менделеев кестесіндегі Z элементтің атомдық номеріне тең. Сонда массалық сан мен реттік санның айырымы ядродағы нейтрондар санын береді, яғни N=A-Z;= A=Z+N; Егер атом ядросында зарядтар саны бірдей (Z), ал массалық саны (A) әр түрлі болса, ядролар изотоптар деп аталады. Ал, керісінше массалар саны (A) бірдей, бірақ зарядтар саны (Z) әр түрлі болатын ядролар изобаралар деп аталады. Мысалы, оттектің 3 изотопы бар: 8О16; 8O17; 8O18. Сол сияқты: 4Be10; 5B10; 6C10 ядроның массасы бірдей болғандықтан, олар да изобаралар бола алады.
Атом ядросындағы нуклондар арасындағы күштер ядролық күштер деп аталады. Олардың мынадай қасиеттері болады:
1. Ядролық күштің әсер ету арақашықтығы шамамен r=2*10-19 (табиғаты жағынан тартылыс күші болып есептеледі).
2. Бұл күштер қанығу қасиетіне ие болады. Бұл нуклон тек белгілі нуклондармен ғана әсерлеседі. Қанығудың себебі ядродағы нуклондар саны артқанымен олардың меншікті байланыс энергиясы тұрақты болып қалады.
3. Ядролық күштер нуклондардың зарядына байланысты болмайды, яғни 2 протонның, 2 нейтронның және нейтрон мен протонның өзара тартылу күштері бірдей болады.
4. Бұл күштер табиғатта кездесетін күштің ең қуаттысы, мыс, злектромагниттік күштен 100 есе артық, сондықтан нуклонның өзара әсерінен көбінесе күшті өзара әсерлесу деп аталады.
5. Ядролық күштер кулондық күштер сияқты центрлік күштер қатарына жатпайды.
6. Мұндай күштер өзара әсерлесуші нуклондар спиндерінің бағдарлануына тәуелді.
Ядроның тамшы моделі.
Бұл модель бірінші рет 1936ж Н.Бор және Я.Н.Френкель ұсынған болатын. Атом ядросындағы нуклонның орналасу жағдайы су тамшысындағы молекулалардың тәртібіне ұқсас. Яғни ядродағы нуклонның және су тамшысындағы молекуланың әсерлесуі қысқа мерзімді әрі олардың қанығу қасиеті болады. Сол сияқты су тамшысының тығыздығы тұрақты болса, оған ұқсас ядро да нуклонның санына тәуелсіз тұрақты тығыздығы мен тұрақты меншікті байланыс энергиясы арқылы сипатталады. Ядроның көлемі тамшы көлемі сияқты оларды құрайтын бөлшектер санына пропорционал болады.
Ядроның қабықша моделі.
Бұл модельді 1949-50жж. американ физигі М.Гепперт-Майер және неміс физигі Х.Иенсен жасады. Олардың болжауынша Паули принципіне сәйкес ядродағы нуклондар дискретті энергетикалық деңгейлерде (қабықшаларда) орналасады да, ядроның орнықтылығын бекітеді. Сөйтіп, барлық толтырылған қабықшылары бар ядро өте орнықты болып есептеледі. Осындай ерекше орнықты ядролар өте ірі ядролар деп аталады. Мұндай ядроларға протондар мен нейтрондардың 2, 8, 20, 28,50, 82, 126 – ға тең ядролар жатады.
Ядроның массалар дефектісі және байланыс энергиясы.Орнықты және орнықсыз ядролар.
Атом ядродағы нуклондар өзара әсер ететіндіктен ядро орнықты түзілген болып есептеледі. Олай болса, ядроның массасын өте дәлірек масс – спектрометр құралының көмегімен өлшеуге болады. Ол үшін меншікті зарядтарды әр түрлі зарядталған бөлшектер шоғының массасын электр және магнит өрісінің әсері арқылы өлшейді. Осындай өлшеудің нәтижесінде ядроның тыныштықтағы массасы Мя әрқашан оны құраушы протондар мен нейтрондардар тыныштық массасының қосындысын кем болатындығы анықталады, яғни
Мя < Zmp +Nmn ; (1)
Мұның себебі нуклондар массасының біраз бөлігі өзара байланыстыруға жұмсалады. Осындай массаны массалар дефектісі (ақауы) деп аталады. Оны мына түрдегі өрнек арқылы жазуға болады:
∆M=Мо – Мя , мұндағы: Мо=Zmp + (A – Z)mn ;
Сөйтіп ядро үшін массалар ақауын былай табамыз:
∆M=Zmp + (A – Z)mn – Mя ; (2)
Ядроның күштері тартылыс күштер болғандықтан осындай зор тартылыс күшімен әсерлескен бөлшектердің потенциалдық энергиясы өте үлкен болады.
Ядроның байланыс энергиясы массалар ақауын жарықтың вакуумдағы жылдамдық квадратына көбейткенге тең болады:
Ебайл.=∆Mc2; (3)
Енді массалар ақауын ескеріп, байланыс энергиясын анықтаймыз:
Ебайл.=[ Zmp + (A – Z)mn – Mя ] c2 ; (4)
Меншікті байланыс энергиясы деп, ядроның бір нуклонына сәйкес келетін байланыс энергиясын айтады.
Ем.б. = Eб/A = ∆Mc2/A; (5)
Меншікті байланыс энергиясы атомның массалық санына (A) тәуелді. Осы тәуелділік 1–суретте көрсетілген. Бұл суреттен жеңіл ядролар (яғни A<20) мен ауыр ядроның (массалық саны A>200); A = 20 … 200 аралықтарда жатқан ядроға қарағанда аз болатыны көрініп тұр. Бұдан жеңіл ядролар өзара біріккенде, ал ауыр ядролар ыдырағанда пайда болатын және ядроның байланыс энергиясы кемитінін байқаймыз. Жеңіл ядролар үшін меншікті байланыс энергиясы өте тез өсетіні көрініп тұр, мысалы 1H2=1,1Mэв; 3Li6=5,3Mэв; 2He4=7,1Mэв. Онан кейінгі элементтер байланыс энергиясы баяу өседі де, темір элементінің уранға дейін тұрақты болады, ал уран элементінің әрі қарай тоғы да жедел төмендейді. Бұдан шығатын қорытынды жеңіл ядролар синтезделіп, ауыр ядролар ыдырағанда одан бөлініп шығатын энергия шамасы көбірек болды.
Ядродағы протондар мен нейтрондар саны бірдей болған ядролар өте орнықты деп есептеледі, олар 6C12 ; 10Ne20 ; 14Si28 ; 20Co40 және т.б.
Сонымен Менделеев кестесінің орта бөлігіндегі элементар ядроны орнықты болып табылады, ал жеңіл және ауыр ядролы элементтер орнықсыз болады. Сөйтіп, ядро бөлшектерінің өзара әсерлесуі нәтижесінде мынадай негізгі екі түрлі процесс жүреді: термоядролық реакция негізінде екі жеңіл ядро бірігіп ауыр түзіледі, ол ыдырау реакциясы негізінде ауыр ядролар жеңілдеу ядроға бөлінеді.
Радиоактивтік. Радиоактивтік сәулелену. Радиоактивті ыдырау заңы.
1886 жылы француз физигі А.Беккерель (1852-1908) уран тұзының люминесценттік құбылысын зерттеу барысында табиғаты белгісіз бір сәуленің өздігінен шығаратынын байқады. Мұндай сәуленің фотопластинкаға әсер ететінін, ауа молекулаларын иондайтын әсерінің барлығы және жұқа пластинкадан өтетін қабілетінін болатынын анықтады.
Ал, осы құбылысты зерттей отырып, ерлі-зайыпты Мария (1867-1934) және Пьер Кюрилер Беккерель ашқан сәулелер тек уранға ғана тін емес, сол сияқты басқа да көптеген ауыр элементтерге де, мысалы, торий, актинийге тән қасиет екенін айтты.
Сондықтан мұндай құбылыс радиоактивтік сәулелену, ал радиоактивті сәуле шығаратын заттар қасиеті радиактивтік деп аталады. Егер ядро табиғи арнықсыз болса, радиоактивтік табиғи деп саналады, ал егер ядроны орнықсыз күйге жасанды көшірсек, оның нәтижесінде пайда болған радиоактивтік жасанды деп аталады. Басқаша айтқанда, радиоактивті ыдырау – атом ядросының өзгерісі салдарынан өздігінен сәуле шығару құбылысы. Радиоактивті элементтердің (мыс, уран, торий, радий, полоний т.б.) атомдары –α, -β, -γ сәулелерін шығара отырып, басқа бір элемент атомына айналады.
Резерфорд жүргізген тәжірибеге қарағанда радиоактивті ядродан шығаралатын сәуленің 3 түрі болатыны тағайындады.
- Оң зарядты α-бөлшектер ағыны. α – бөлшектерден шығаратын негізгі көздер болып U, Ra, Th, Ac, Pu элементтері жатады. α – бөлшектердің ыдырыау кезіндегі жылдамдығы өте жоғары (1,4*107...2*107) м/с болады. Бұл шама бөліп шығаратын Е≈4,2…8,8 МэВ энергияға сәйкес келеді. Бұл бөлшектердің ауданы иондау қабілеті өте жоғары (Е≈35,5эВ), α – бөлшектерінің зарядының абсалют шамасы электрон зарядының шамасынан 2 есе көп, яғни 2е-ге, ал массасы не атомы ядроның массасына тең. α – бөлшегінің өтімділік қабілеті өте аз, ал қалыңдығы 0,1мм қағаздан өте алмайды. Бұл бөлшектердің энергетикалық деңгейлерінің дискретті мәні болғандықтан олардың спектрлері де дискретті мәнге ие болады.
- β – сәулелері. Теріс зарядты β – сәулелер жарық жылдамдығына жуық жылдамдықпен қозғалатын электрондар. β – сәулелерінің спектрі үздік тұтас болып келеді. Шығару кезінде бұл сәулелердің энергиясы Е≈0,01…3 МэВқа тең. β – сәулелерінің қабілеті α – бөлшектерге қарағанда аз, ал өтімділік қабілеті өте жоғары, мысалы, қалыңдығы 2 мм алюминий пластинкадан да өте алмайды.
- Ешқандай заряды жоқ γ - сәулелері λ өте аз (λ<10-10м) электромагниттік толқындар. Оның өтімділік қабілеті α және β сәулелерінікіне қарағанда өте жоғары, ал иондану қабілеті өте аз. γ – сәулелерінің спектрі сызықтық спектр болады. γ – сәулелерінің жұтылу интенсивтігі жұтатын заттардың атомдық номері артқан сайын өседі.
- Әр түрлі ядролардың радиоактивті ыдырау кезінде γ – сәулелерінің энергиясы Е≈1МэВ…5МэВ аралығында өзгеріп отырады. γ – сәулелерінің тыныштық массасы болмайтындықтан заттардан өту кезінде олардың энергиясы сол затқа жұтылады немесе зат бөлшектері өзара әсерлесудің нәтижесінде шашырауы мүмкін.
Орнықсыз ядроның белгілі бір уақыт аралығында орнықты күйге көшіп үлгеретін шамаларын көрсететін заңдылықты радиоактивті ыдырау заңы деп аталады. Егер радиоактивті ядроның алғашқы саны N0 болса, онда dt уақыт ішінде ыдырап үлгерген ядроның саны dN мына формула арқылы анықтайды:
dN=-λNdt (6) мұндағы: λ – ыдырау тұрақтысы.
Егер теңдуедің екі жағын N – ге бөліп, интегралдасақ:
dN/N= -λdt;
, , бұдан
N=N0e-λt . (7)
(7)–өрнек радиоактивті ыдырау заңы деп аталады
Енді радиоактивті ядролардың жартысы ыдырап үлгеретін уақытты жартылай ыдырау периоды деп аталады. Енді (7)-формуладағы орнына жартылай ыдырау периодын (T) қойсақ мына теңдеу шығады:
Енді радиоактивті ядроның орташа өмір сүру уақытын анықтайық:
Сөйтіп, радиоактивті ядроның орташа өмір сүру уақыты ыдыраутұрақтысының кері шамасына тең:
.
Атом ядроның радиоаективтілік көздеріндегі активтігі (А)
деп dt уақыт ішіндегі ядро нуклондарының ыдырау сонымен өлшенетін шаманы айтады, яғни
Активтіктіліктің өлшем бірлігі Беккерель. Сонда 1 Бк 1 с уақытта бір акт. ыдырауға сәйкес келетін нуклондардың активтілігі алынады. Бұдан басқа да нуклондар актив. Кюри өлшем бірлігі (Ku) бар.1 Ku = 3,7
Барлық ионданушы сәулеленудің зат бөлшектерімен өзара әсерлесуін сипаттайтын шама дозанаң ионданушы сәулеленуі деп аталады.
Ал сәулелену энергиялық сәулеленудің затының массасының қатынасына тең физикалық шаманы жұтылу дозаларының сәулеленуі деп аталады. Жұтылу дозасының сәулеленуінің өлшем бірлігі Грей (Гр). С.Грей (1666-1736) ағылщын физигі. Сөйтіп, 1 Гр болады, яғни сәулеленудің ретін заттың 1 кг массасына берілетін иондаушы сәулелену 1 Дж энергиясы.
Заттар бөлшектерімен әсерлесу кезіндегі иондаушы сәулеленудің басқа да мынандай өлшемі бар. Сәулеленудің экспозициялық дозасы рентген – (Р) 1Р=2.58Кл/кг
Сәулелену дозалық қуаты деп сәулелену дозасының затты сәулелендіру уақытының қатынасына тең шаманы айтады. Бұл екі түрлі болады:
а) жұтылу дозасының қуаты
б)экспозициялық дозаның қуаты
Ядролық реакциялар
Атом ядроның элементар бөлшектермен немесе бір бірімен өзара әсерлесу кезінде болатын өзгерістер ядролық реакциялар деп аталады. Ядролық реакцияны алғаш рет 1919 жылы Резерфод жүзеге асырды. Ол азот атмының ядролардан бөлшектерінің атқылауы нәтижесінде оттек изотопы мен протонды мына реакция бойынша алады:
Энергияның сақталу заңына сәйкес ядроның реакция процесінде кинетикалық энергияның өзгеруі реакцияға қатысқан ядролар мен бөлшектердің тыныштық энергиясының өзгерісіне тең. Егер ядролар мен бөлшектердің реакцияға қатысқаннан кейінгі кинетикалық энергиясы реакцияға қатысқанға дейінгіден көп болса, онда энергия бөлінеді де, реакция экзотермалық болады. Ал кері жағдайда эндотермиялық болады.
Жалпы көптеген ядролық реакциялық механизмнің түсінігінде 1936 Н.Бордың айтқан мынадай жорамалы негізгі рөл атқарады. Онда реакция мынадай екі жолмен жүреді:
мұндағы: реакциядағы алғашқы және соңғы ядролар, атқылаушы, ұшып шығатын бөлшектер,b – ұшып шығатын бөлшектер, С - реакцияаралық ядро. Енді осындай реакциялар схемасын нақты Резерфорд жасаған реакцияға қолданайық:
мұндағы: - жаңадан пайда болған реакцияаралық фтор элементінің ядросы.
1932 жылы шапшаң протон мен Li ядросын атқылағанда оның ядросы -бөлшекке ыдырайды:
3Li7+1p1→2He4+2He4
Элементтерді нейтрондармен атқылау арқылы жасанды радиоактивті элементтің изотопын анықтауға болады:
3Li6+0n1→1H3+2He4
Жасанды радиоактивті құбылысты 1934 жылы француз физиктері Фредерик пен Ирен Кюрилер ашқан болатын. Жасанды радиоактивті заттар α-, β-, γ-бөлшектерін басқа да бөлшектерді бөліп шығарады:
13Al27+24→15P30+0n1
Уран ядросының бөлінетіндігін 1938 жылы неміс ғалымдары О.Ган мен Ф.Штрассман ашқан. Олар уранды нейтрондармен атқылағанда, периодтық жүйенің орта бөлігінде барий, криптон және т.б. элементтің пайда болатынын тапты. Мысалы:
92U235+0n1→54Xe139+38Sr95+20n1
Уран ядросы 92U235 бөлігінде бөлініп шығатын энергияны тікелей өлшеу арқылы келтіретін пікірдің дұрыстығын дәлелдеген. Ол 200 Мэв-қа тең. Бұл энергияның көбі (168Мэв) жарықшақтың кинетикалық энергиясы болып табылады.
2. Реферат- Одежда и манеры делового мужчины
3. Іудаїзм
4. Металлургия стали и сплавов и новые процессы
5. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ ПРЕДПРИЯТИЯ
6. Организаторы товарного рынка
7. .02 Консультация
8. РЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата юридичних наук Київ 20
9. Контрольная работа- PR в органах власти
10. Необходимое условие географического разделения труда состоит в том чтобы разные страны или районы работа
11. Принципы охраны природной среды
12. Курсовая работа- Право убежища и международное право
13. Он не исключает возможности такого процесса единственным результатом которого было бы превращение теплоты
14. тема человека замкнутая состоит из сердца и сосудов
15. 2002 выдающийся футбольный тренер известный по работе с Динамо Киев
16. о внутреннем устройстве процессов, потоков, доменов приложений и контекстов в операционной системе Windows
17. Психологические аспекты реабилитации детей-инвалидов
18. Збереження та підвищення родючості грунтів в умовах широкого впровадження інтенсивних технологій. Машини для підготовки і навантаження мінеральних добри
19. Знакомство с MS-DOS
20. по теме Планирование трудовых ресурсов Самостоятельно изучить настоящие методические указания по вопр