ومن المعروف أن شظايا نواة اليورانيوم موجودة. دراسة الحركة المتسارعة بشكل منتظم

دراسة الانشطار النووي لذرة اليورانيوم من صور المسارات

هدف: تأكد من صحة قانون حفظ كمية الحركة باستخدام مثال انشطار نواة اليورانيوم.

معدات: صورة لمسارات الجسيمات المشحونة (الشكل 1)، التي تم الحصول عليها في غرفة سحابية أثناء انشطار نوى ذرات اليورانيوم تحت تأثير النيوترون، والجداول المرجعية "الكتلة الذرية النسبية لبعض النظائر".

اقرأ القواعد ووقع على موافقتك على الالتزام بها .

يجب ألا يكون هناك أي شيء غريب على الطاولة أثناء العمل.

___________________________

توقيع الطالب

تقدم:

1. كرر الفقرة 66

أسئلة لضبط النفس:أ) ما هي القوى المؤثرة في نواة الذرة؟ ب) لماذا لا تضمحل النواة إلى نيوكليونات منفردة؟ ج) ماذا يحدث لنواة اليورانيوم عندما تمتص نيوترونًا؟ كيف يحدث الانشطار النووي؟ د) كيف يتم صياغة قانون حفظ الزخم؟ هـ) لماذا تتناثر شظايا النواة في اتجاهين متعاكسين؟ و) ما هي الطاقة التي يتحول إليها جزء من الطاقة الداخلية للنواة أثناء انقسامها؟

2. انظر إلى الصورة (الشكل 1).

أرز. 1

3. أكمل المهام: 1) باستخدام قانون حفظ الزخم، اشرح سبب تناثر الشظايا أثناء انشطار نواة ذرة اليورانيوم في اتجاهين متعاكسين. للقيام بذلك، أجب عن الأسئلة: أ) ما هو زخم نواة ذرة اليورانيوم قبل أن يضربها النيوترون؟ ____________ ب) ما الزخم الإجمالي للشظايا المتكونة أثناء الانشطار؟ __________________________________________________________________________ ج) ما هو مقدار واتجاه نبضات الشظايا؟ _______________________________________ _____________________________________________________________________

2) من المعروف أن شظايا نواة اليورانيوم هي نواة ذرات عنصرين كيميائيين مختلفين من منتصف جدول دي مندليف. يمكن كتابة أحد التفاعلات الانشطارية المحتملة لليورانيوم 235 U بشكل رمزي على النحو التالي:

92 U + 0 ن → 56 با + Z X + 2 ∙ 0 ن،

حيث يشير الرمز Z X إلى نواة ذرة أحد العناصر الكيميائية. باستخدام قانون حفظ الشحنة الكهربائية وجدول D.I Mendeleev، حدد نوع العنصر. ___________________________________________________________________________________

3) اشرح لماذا تختلف سماكة مسارات الجزيئات المختلفة في الصورة؟ _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

أسئلة التحكم:

1. لماذا لا يمكن أن يبدأ الانشطار النووي إلا عندما يتشوه تحت تأثير النيوترون الذي يمتصه؟ ____________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________

2. كيف يمكنك تحديد الاتجاه الذي يتحرك فيه الجسيم بناءً على نوع المسار؟ _________________________________ ____________________________________________________________________________

3. ما الذي يحدد سمك مسارات الجسيمات؟ _____________________________________________________________ ______________________________________________________

4. على ماذا يعتمد طول الجسيم m؟ _________________________________________________ ______________________________________________________ ___________________________________________________________

5. كيف يتم التفاعل الانشطاري لنواة اليورانيوم: مع إطلاق الطاقة في البيئة أو، على العكس، مع امتصاص الطاقة؟ _______________________________________________________ ___________________________________________________________

* مهمة إضافية

باستخدام الصورة في الشكل 1، استنادًا إلى قانون حفظ الزخم استنادًا إلى الكتل المعروفة للشظايا، أوجد نسبة سرعات الجسيمات المتكونة نتيجة التفاعل النووي. لهذا:

أ) اكتب صيغة قانون حفظ زخم الشظايا النووية. _________________________________

_______________________________________________________________________________________

ب) من صيغة قانون حفظ الزخم، عبر عن نسبة سرعات الجسيمات. ____________

______________________________________________________________________________________

ج) في الجدول المرجعي "الكتلة النسبية لبعض النظائر"، أوجد كتل الشظايا الناتجة. اكتبها في الجدول.

د) أوجد نسبة كتل شظايا نواة اليورانيوم. _________________________________________________________ ______________________________________________________

هـ) اكتب نسبة سرعات الشظايا الناتجة. ___________________________________ ______________________________________________________

و) املأ الجدول.

ز) استنتج العلاقة بين كتل الشظايا المتكونة وسرعاتها. _________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________

الصف "________" توقيع المعلم ____________

دراسة الحركة المتسارعة بشكل منتظم

هدف: حدد تسارع الكرة وسرعتها اللحظية قبل اصطدامها بالأسطوانة

معدات: حامل ثلاثي الأرجل مزود بوصلة وقاعدة، أو أخدود، أو كرة، أو أسطوانة معدنية، أو شريط قياس، أو بندول الإيقاع، أو ساعة بعقرب ثانٍ.

لوائح السلامة. اقرأ القواعد بعناية ووقع على موافقتك على الالتزام بها. .

ضع المعدات والمواد على طاولة العمل الخاصة بك بطريقة تمنعها من السقوط. لا ينبغي أن يكون هناك أي أجسام غريبة على الطاولة.

لقد قرأت القواعد وأوافق على الالتزام بها. ___________________________

توقيع الطالب

تقدم:

1. كرر الفقرتين 5، 7. 8.

أسئلة لضبط النفس: 1) ما هو نوع الحركة التي تسمى بالتسارع المنتظم 2) ما يسمى التسارع؟ 3) كيف يمكن تحديد إزاحة الجسم أثناء الحركة بتسارع منتظم؟ 4) كيف يمكن تحديد إزاحة الجسم المتحرك بتسارع منتظم من حالة السكون؟ 5) كيف يمكن تحديد تسارع الجسم؟ 6) كيف يمكن تحديد تسارع الجسم المتحرك من حالة السكون؟

2. باستخدام حامل ثلاثي الأرجل، قم بتثبيت المزلق في وضع مائل بزاوية طفيفة على الأفقي. يجب أن يكون الميل بحيث تتحرك الكرة على طول الأخدود بالكامل بأربع دقات بندول الإيقاع على الأقل. في الطرف السفلي من الحضيض، ضع أسطوانة معدنية فيه.

3. بعد إطلاق الكرة (في نفس الوقت الذي يضرب فيه بندول الإيقاع) من الطرف العلوي للأخدود، قم بحساب عدد ضربات بندول الإيقاع حتى تصطدم الكرة بالأسطوانة (بحيث لا تتحرك الأسطوانة لحظة الاصطدام) ، يجب أن تمسك بيدك). من الملائم إجراء التجربة بمعدل 120 نبضة من بندول الإيقاع في الدقيقة. في هذه الحالة، الفاصل الزمني بين التأثيرات هو Δt = 0.5 ثانية.

4. من خلال تغيير زاوية الأخدود قليلاً وإجراء حركات صغيرة للأسطوانة المعدنية، تأكد من أنه بين لحظة إطلاق الكرة واصطدامها بالأسطوانة هناك 4 دقات لبندول الإيقاع (3 فترات بين النبضات).

5. احسب الزمن الذي تستغرقه الكرة لتتحرك باستخدام الصيغة ر = 0.5 * (ن – 1)، حيث n هو عدد دقات بندول الإيقاع. ر = _____________________________________________________ ق

5. باستخدام شريط قياس، حدد معامل إزاحة الكرة (من الحافة العلوية للأخدود إلى الأسطوانة)

6. دون تغيير زاوية الحضيض، لأن يجب أن تظل شروط التجربة دون تغيير، كرر التجربة 5 مرات، لتحقيق المصادفة الأكثر دقة لحظات تأثير المسرع واصطدام الكرة بالأسطوانة (لهذا، يمكن تحريك الأسطوانة قليلاً على طول الأخدود ). قياس حركة الكرة في كل مرة.

أسئلة التحكم:

1. هل يعتمد مقدار التسارع على زمن حركة الكرة؟ من وحدة الحركة؟ _________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________

2. حدد أي من التبعيات التالية تصف الحركة المتسارعة بشكل موحد:

S = 5 + 2t، S = 2t، S = 2t + 3 t2، S = 2t - 5 t2، S = 5 t2، S = 5 + 3t + 2 t2، S = 2 - 3t + 2 t 2

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. ما المدة التي ستتحرك بها الكرة بنفس التسارع إذا كان طول الخندق 2 م؟ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. حل المشكلة: ينزلق متزلج إلى أسفل الجبل، ويتحرك في خط مستقيم بعجلة ثابتة مقدارها 0.1 م/ث 2 . اكتب معادلة تعبر عن الاعتماد الزمني للإحداثيات وإسقاط متجه سرعة المتزلج إذا كانت إحداثياته وسرعته الأولية صفراً. ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

* مهمة إضافية

1. تغيير ميل الحضيض مثلا زيادته.

2. قم بإجراء التجارب من خلال تكرار الإجراءات الموضحة بالكرة الموضحة في الفقرات 2 - 9، ابحث عن c p 2

3. قارن أ مع ص 2 و أ مع ص. _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. استنتج كيف يتغير تسارع حركة الكرة مع زيادة زاوية ميل المزلق. _________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________

5. استنتج ما إذا كان تسارع الكرة يعتمد على زاوية ميل المزلق؟ إذا كان الأمر يعتمد، فكيف بالضبط؟ _______________________________________________________________________________________________________________________________

الصف "______" توقيع المعلم ___________________

اسم الطالب _________________________ الفصل _________

العمل المخبري رقم 2 _____________________

الخصائص الرئيسية لشظايا الانشطار هي الطاقة الحركية العالية والنشاط الإشعاعي والقدرة على انبعاث النيوترونات السريعة والمتأخرة. أثناء انشطار اليورانيوم-235 بواسطة النيوترونات الحرارية، يكون الناتج النوعي لشظايا الانشطار غير متماثل بشكل حاد في الكتلة (الشكل 8.3).

احتمال ظهور جزء معين هو ذو طبيعة إحصائية. متوسط نسبة كتل الشظايا الخفيفة والثقيلة يساوي . احتمال انقسام النواة إلى ثلاثة أجزاء هو 10 -2 × 10 -6 من احتمال الانقسام إلى قسمين. أعلى عائد (6%) هو للشظايا ذات الأعداد الكتلية 95 و139. السرعة الأولية لشظية الضوء تساوي 1.4. 10 11 م/ث، وثقيلة - 10 11 م/ث.

منحنيات إنتاج الشظايا الانشطارية للنوى الأخرى الانشطارية بواسطة النيوترونات الحرارية (233 يو، 241 بو) متشابهة. بالإضافة إلى ذلك، لوحظ الانشطار غير المتماثل أثناء الانشطار القسري لجميع العناصر، بدءًا من Th، إذا كان سببه نيوترونات ذات طاقة ليست عالية جدًا، وكذلك أثناء الانشطار التلقائي للنوى الثقيلة. في جميع حالات الانشطار النووي عند طاقات إثارة منخفضة، يتبين أن منحنى كتلة الشظايا هو "ذو حدبتين".

ز ط،٪

70 80 90 100 110 120 130 140 أ

أرز. 8.3. عوائد محددة من شظايا الانشطار من مختلف الكتل الذرية

أثناء انشطار النوى 235 U (خط متصل) و239 Pu (خط متقطع)

ومع زيادة طاقة الإثارة النووية، يصبح الانشطار متماثلا. لذلك، عندما تنشطر نواة اليورانيوم بواسطة البروتونات ه= 32 ميجا إلكترون فولت، يزداد احتمال الانشطار المتماثل، وعند طاقة إثارة تبلغ 150 ميجا إلكترون فولت، يصبح منحنى الكتلة "أحادي الحدبة".

العمليات الفيزيائية للتسمم بالوقود النووي

يمكن أن يحدث الانشطار النووي بعدة طرق. تم اكتشاف أكثر من 400 نواة شظية مختلفة أثناء انشطار نواة 235 U بواسطة النيوترونات الحرارية. بالإضافة إلى ذلك، تتحول شظايا الانشطار في عملية اضمحلال  - - و إلى نوى أخرى. وبالتالي، يمكن حساب حوالي 600 نويدات مختلفة في قلب المفاعل. من بينها نوى تمتص النيوترونات بقوة.

قصير الأمد تسمى منتجات الانشطار الإشعاعي في المفاعل النووي، والتي لها مقاطع عرضية امتصاص كبيرة وتشارك في التقاط النيوترونات غير المنتجة،المنتجات السامة (أو السموم النيوترونية).

تشير حركية التسمم إلى عملية تغيير تركيز هذه النويدات قصيرة العمر مع مرور الوقت، و تسممأما الوقود (أو تسمم المفاعل) فهو عملية تراكمها، مع العلم أن هناك أيضاً عملية عكسية تسمم، الناجمة عن التحلل الإشعاعي لهذه النويدات. ومن أهم المنتجات السامة
، والتي لديها مقطع عرضي كبير جدًا لامتصاص النيوترونات الحرارية. عند الطاقة النيوترونية ه= 0.084 فولت
له صدى عملاق في المقطع العرضي للالتقاط: 3. 10 6 الحظيرة. يعتبر الزينون-135 أقوى ماص لجميع النويدات المعروفة. بالنسبة للنيوترونات الحرارية القياسية (ذات الطاقة الأكثر احتمالا ه= 0.025 فولت) التقاط المقطع العرضي
يساوي 2.72. 10 6 الحظيرة. مع زيادة طاقة النيوترونات، القيمة  معل
يتناقص بسرعة. بالفعل في ه ن= 1 فولت، يصبح المقطع العرضي للالتقاط الإشعاعي للزينون-135 أصغر بحوالي 300 مرة من قيمته القصوى. بالنسبة للنيوترونات عالية الطاقة، يكون المقطع العرضي للالتقاط هو
تافهة. لذلك، في مفاعلات النيوترونات السريعة، لا يكون التسمم ملحوظًا على الإطلاق.

إن مقطع الالتقاط العرضي للنيوترونات الحرارية البالغ 135 Xe أكبر بحوالي 4000 مرة من مقطع الالتقاط البالغ 235 U، لذلك، حتى عند التركيز المنخفض البالغ 135 Xe، يكون له تأثير كبير على عملية الامتصاص غير المنتج للنيوترونات الحرارية. يعد التسمم بالوقود مشكلة خاصة بمفاعلات النيوترونات الحرارية، والتي يجب أخذها بعين الاعتبار عند معالجة مشكلات التحكم في مفاعلات الطاقة.

نصف العمر 135 Xe ت 1/2 = 9.2 ساعة يتشكل 135Xe في المفاعل (وإن كان بكميات صغيرة) كمنتج انشطار مباشر لنواة 235U. في كل 1000 انشطار، يتم الحصول على متوسط 3135 نواة Xe، أي. مخرجاته المحددة  = 0.003 = 0,3 %.

ومع ذلك، تتشكل كمية أكبر بكثير من 135 Xe نتيجة لاضمحلالين متتاليين
- منتج الانشطار المباشر، العائد النوعي له  = 0.06 = 6% (20 مرة أكثر من الزينون-135).

يبدو المخطط الكامل لتكوين وفقدان 135 Xe في المفاعل كما يلي:

+ 235 ش ز= 0.003135Xe* + (ن، ) 136 س *

() T = 9.2 ساعة

ز = 0.06 (ز = 0.06) () T= 6..7 ح

135 تي * () T  18 مع 135ط*+ (ن، ) 136 با

أرز. 8.4. مخطط تكوين وفقدان اليود والزينون

نصف عمر 135 Te T 1/2  18 ثانية، وهو أقل بعدة مرات من نصف عمر 135 I (T 1/2 = 6.7 h)، لذلك يُعتقد أن 135 I يتكون كتأثير مباشر منتج انشطاري ذو عائد محدد قدره 6٪. بالمعنى الدقيق للكلمة، ليس كل 135 شخصًا أتحول إليهم
. يحترق جزء منه (أي يتفاعل مع نيوترون، ويعطي 136I)، كما هو موضح في الشكل. 8.4. لكن المقطع العرضي للامتصاص المجهري البالغ 135 I لا يكاد يذكر، وعادة لا يؤخذ هذا التأثير في الاعتبار (معدل فقدان 135 I بسبب  الاضمحلال أكبر بمئات المرات من معدل احتراقه).

يحدث الانخفاض في تركيز 135 Xe بسبب اضمحلاله الإشعاعي (T 1/2 = 9.2 ساعة) والاحتراق مع تكوين 136 Xe. المقطع العرضي للامتصاص لـ 136 Xe صغير ( مع= 0.16 بارن)، والتغيرات في تركيزه ليس لها أي تأثير تقريبًا على ظروف تكاثر النيوترونات.

منذ لحظة تشغيل المفاعل، يزداد تراكم 135Xe، ثم يحدث توازن بين توليد وخسارة 135Xe، ومن هذه اللحظة فصاعدا لا يتغير تركيزه مع مرور الوقت. يسمى هذا تسمم المفاعل بالزينون التسمم في المستشفى.

بعد إغلاق المفاعل، يتوقف تكوين 135I تمامًا، ويبدأ تركيز 135Xe في الزيادة أولاً (بسبب التحلل الإشعاعي لكمية كبيرة من 135I المتراكمة في الوقود النووي)، وبعد مرور الحد الأقصى ، يتناقص، لأن النوى الأم 135 لم تعد تتشكل. تظهر الرسوم البيانية للتغيرات في تركيز نوى اليود والزينون اعتمادًا على الوقت بعد إيقاف تشغيل المفاعل في الشكل. 8.5.

في ر = 0 (في لحظة إغلاق المفاعل)، N 0 Xe  0، لأن لقد تراكمت بالفعل كمية معينة من Xe-135 أثناء تشغيل المفاعل في وقت إيقاف التشغيل (غالبًا ما يكون هذا هو تركيز الزينون الثابت).

أرز. 8.5. التغيير في تركيزات 135 I و135 Xe بعد إيقاف تشغيل المفاعل

الوقت اللازم للوصول إلى الحد الأقصى للتركيز 135 Xe هو 610.5 ساعة ويعتمد على كثافة التدفق النيوتروني في قلب المفاعل قبل إيقاف التشغيل، أي على مستوى الطاقة الذي يعمل به المفاعل. وتسمى ظاهرة تجاوز تركيز الزينون الحالي لقيمته الثابتة بعد تخفيض قوة المفاعل أو إغلاقه بـ” حفرة اليود."

بعد إغلاق المفاعل، قد تنشأ حالة يكون فيها بدء تشغيل المفاعل صعبًا أو حتى مستحيلًا لبعض الوقت بسبب تسمم المفاعل بالزينون غير المعوض.

عمليات خبث الوقود النووي

تسمى المنتجات الانشطارية طويلة العمر والمستقرة ذات المقطع العرضي الملحوظ بالخبث.

عندما يعمل المفاعل بقدرة ثابتة، يزداد تركيز الخبث بشكل رتيب، ولا ينخفض بعد إيقاف التشغيل. من بين نواتج انشطار 235 يو بواسطة النيوترونات الحرارية، هناك أكثر من 60 نوعًا مختلفًا من النوى، وهي عبارة عن خبث. لتسهيل الحسابات، يتم تقسيم جميع الخبث إلى 3 مجموعات اعتمادا على قيمة المقطع العرضي للامتصاص.

المجموعة الأولى تضم قويالخبث الذي يكون مقطع الامتصاص فيه أكبر بعدة مرات من مقطع الامتصاص

. من بينها، يتم المساهمة الرئيسية في الخبث بواسطة السماريوم 149 سم، لذلك عند حساب خبث الوقود، يتم أخذ تراكمه في الاعتبار بشكل خاص. يتشكل السماريوم-149 في قلب المفاعل، ليس بشكل أساسي كشظية انشطارية (لا يتجاوز الناتج النوعي 149 Sm 10 -4)، ولكن نتيجة للتحلل الإشعاعي لشظية انشطارية أخرى - 149 Nd، والتي لها قوة إشعاعية. العائد النوعي  = 0.0113. سلسلة التحولات الرئيسية التي تؤدي إلى تغيير في تركيز 149 Sm لها الشكل:

تركيز البروميثيوم
يتناقص فقط بسبب اضمحلاله الإشعاعي بمعدل Pm N Pm . ونتيجة لذلك فإن تركيز 149 سم يزداد بنفس المعدل، ويتحدد معدل النقصان 149 سم فقط بمعدل امتصاص النيوترونات الحرارية بواسطة نواتها (الاحتراق).

تسمى حالة المفاعل العامل الذي لا يتغير فيه التركيز 149 Sm مع مرور الوقت ثابتالخبث. في هذه الحالة، تتم مقارنة معدلات تكوين وفقدان السماريوم.

بعد إغلاق المفاعل، يتراكم السماريوم، كونه مستقرًا، في قلب المفاعل. علاوة على ذلك، يزداد تركيزه حتى يتفكك كل البروميثيوم 149 المتراكم قبل الإغلاق. وتسمى عملية زيادة تركيز 149 سم بعد إغلاق المفاعل نتيجة اضمحلال 149 سم المتراكمة قبل الإغلاق مع انتقاله إلى 149 سم “ فشل البروميثيوم».

شركة ثانيةتشتمل هذه المجموعة على الخبث الذي يتناسب مقطع امتصاصه مع مقطع امتصاص 235 يو ( a   a 5)، وإلى ثالثالمجموعة - الخبث الذي فيه  أ   أ 5.

في المنطقة الحرارية، يكون المقطع العرضي العياني للوقود أكبر بكثير من متوسط المقطع العرضي العياني للخبث، أي أن امتصاص النيوترونات في الوقود له أهمية أساسية.

بالنسبة للمفاعلات الوسيطة، يزداد الضرر الناجم عن الخبث، لأن في هذه المنطقة، تزداد المقاطع العرضية للامتصاص العياني للخبث.

درس الفيزياء في الصف التاسع

انشطار نواة اليورانيوم. تفاعل تسلسلي. العمل المختبري رقم 7

""دراسة انشطار نواة ذرة اليورانيوم من صور الآثار""

تيششينكو إي في، مدرس

المؤسسة التعليمية البلدية للفيزياء "Setsishchenskaya oosh"

يكتب - درس في تعلم مواد جديدة.

هدف :

التعريف بمفهوم التفاعل المتسلسل النووي

تعرف على شروط حدوثه

- التحقق من صحة قانون حفظ الزخم باستخدام مثال انشطار نواة اليورانيوم.

معدات: صورة للجسيمات المشحونة المتكونة في مستحلب فوتوغرافي أثناء انشطار نواة ذرة اليورانيوم تحت تأثير النيوترون (من كتاب مدرسي)؛ مسطرة قياس.

خلال الفصول الدراسية

أنا . تنظيم الوقت.

ثانيا . تحديث المعرفة . المحادثة الأمامية:

تركيب الذرة حسب رذرفورد (يوجد في مركز الذرة نواة موجبة الشحنة تدور حولها الإلكترونات السالبة)

لماذا يسمى هذا الهيكل بالنموذج الكوكبي للذرة؟ (إن بنية الذرة تشبه بنية النظام النجمي).

ما هي الجسيمات التي تشكل نواة الذرة؟ (من البروتونات والنيوترونات (النيوكليونات))

أي من هذه الجسيمات له شحنة، وأي منها؟ (بروتون. إيجابي.)

كيف تتفاعل البروتونات الموجودة في النواة مع بعضها البعض كهربائيا؟ (وبما أنها مشحونة بشحنات تحمل نفس الاسم، فإن البروتونات تتنافر)

ما هي القوى التي تحافظ على النيوكليونات في النواة؟ (قوى الجذب النووية. إنها تعمل بين النيوكليونات وهي أقوى بمئات المرات من قوى التنافر الكهربائية).

يُكتب العنصر الكيميائي في صورته العامة كما يلي:X. ماذا يقصدون وماذا يظهرونزو ن? (يشار إلى عدد النيوترونات بالحرف ن عدد البروتونات - ز وكذلك عدد الإلكترونات الموجودة في الذرة، وكذلك الرقم التسلسلي في الجدول الدوري)

ما هو الخلل الشامل؟ (الفرق بين كتلة النيوكليونات وكتلة النواة).

ما هي الطاقة الملزمة؟ (الحد الأدنى من الطاقة التي يجب إنفاقها لتقسيم النواة بالكامل إلى نويات فردية E = Δ م ج 2)

ثالثا . تعلم مواد جديدة.

في عام 1938، تشكلت إيرين كوري بين منتجات الاضمحلالعند قصف اليورانيوم بالنيوترونات، اكتشفت نظيرًا مشعًا له خصائص اللانثانوم. ايرين كوري واقفةكانت على وشك اكتشاف انشطار اليورانيوم، لكن لم يصدقها أحد، ولا بور،ولا رذرفورد. لقد اعتبروا جميعا أن مثل هذا التفكك مستحيل. قام أوتو هان وفريتز ستراسمان بإشعاع نترات اليورانيل بالنيوترونات وتم الحصول عليهاالباريوم المشع.

لقد اكتشفوا بالفعل فصل نواة اليورانيوم، وكانت مقالتهمثابت في 22 ديسمبر 1938.

في عام 1939، كتب العالمان الألمانيان ليز مايتنر وأوتو فريشنشروا مقالاً أظهروا فيه أن رد الفعل هذا ممكن. وفي العام نفسه، طور العالمان الروسيان ج. فرنكل ون. بور نظرية الانشطار النووي لذرة اليورانيوم.

2. التعرف نظرية الانشطار النووي.

تلتقط نواة اليورانيوم نيوترونًا، وتبدأ، مثل قطرة سائلة، في التشوه وتأخذ شكل الدمبل. كولويصبح تنافر نوفا أقوى من الجذب النووي والنواةتنقسم إلى جزأين غير متساويين، وتكون الشظايا مشعة، ونتيجة لسلسلة من تحللات بيتا تتحول إلى نظائر مستقرة.

مثال على تفاعل الانشطار النووي لنواة اليورانيوم

رابعا . أداء العمل المختبري. إحاطة السلامة المهنية.

انظر بعناية إلى صورة المسارات.

ن ويُظهر مسارات قطعتين تشكلتا أثناء انشطار نواة ذرة اليورانيوم التي استحوذت على نيوترون. وتقع نواة اليورانيوم عند النقطة g، المشار إليها بالسهم.

تظهر الآثار أن شظايا نواة اليورانيوم تناثرت في اتجاهين متعاكسين (يفسر الالتواء في المسار الأيسر باصطدام الشظية بنواة إحدى ذرات المستحلب الفوتوغرافي الذي كانت تتحرك فيه).

ومن المعروف أن قوانين الحفظ تلعب دورًا خاصًا في الفيزياء النووية. دعونا نتذكر قوانين الحفظ الأساسية التي سنحتاجها لكتابة عمل اليوم بنجاح.

قانون الحفاظ على الزخم:لا يتغير المجموع المتجه لنبضات الأجسام التي تشكل نظامًا مغلقًا بمرور الوقت لأي حركات وتفاعلات لهذه الأجسام.

قانون حفظ الشحنة الكهربائية:في التفاعلات النووية، إجمالي الشحنة الكهربائية في قناة الإدخال يساوي إجمالي الشحنة الكهربائية في قناة الإخراج.

قانون حفظ عدد النيوكليونات:في التفاعلات النووية، مجموع الأعداد الكتلية قبل التفاعل يساوي مجموع الأعداد الكتلية بعد التفاعل.

قم بالمختبر

1 مهمة:باستخدام قانون حفظ الزخم، وضح سبب تناثر الشظايا أثناء انشطار نواة ذرة اليورانيوم في اتجاهين متعاكسين.

الرد كتابيا: هل شحنات وطاقة القطع متماثلة؟ يرجى الإشارة في إجابتك, بأي علامات يمكننا الحكم على هذا؟

من المعروف أن شظايا نواة اليورانيوم هي نواة ذرات عنصرين كيميائيين مختلفين (على سبيل المثال، الباريوم والزينون وما إلى ذلك) من منتصف طاولة ديمتري إيفانوفيتش مندليف. يمكن كتابة أحد التفاعلات الانشطارية المحتملة لليورانيوم بشكل رمزي كما يلي: حيث بالرمز ز Xيشار إلى نواة ذرة أحد العناصر الكيميائية.

(خيار الإجابة: عند أسر نيوترون، تنقسم نواة اليورانيوم إلى جزأين متساويين تقريبًا، يُطلق عليهما شظايا الانشطار. وفي هذه الحالة، تطير الشظايا بعيدًا في اتجاهين متعاكسين. ويمكن تفسير ذلك على أساس قانون الحفاظ على الزخم. إن زخم نواة اليورانيوم قبل أسر النيوترون هو صفر تقريبًا. أثناء التقاط النيوترون، تنقسم النواة، التي تتلقى بعض الزخم منه، إلى جزأين طائرين كتلتهما m 1 و m 2 إذا كتبنا قانون. الحفاظ على الزخم:
)

المهمة 2:باستخدام قانون حفظ الشحنة وجدول ديمتري إيفانوفيتش مندليف، حدد ماهية هذا العنصر المجهول.

وبموجب قانون حفظ الشحنة نكتب: 92 + 0 = 56 + Z + 2 * 0. ومن هنا نحصل على Z = 36. وبحسب جدول D.I. يقرر مندليف أن هذه هي نواة الكريبتون.

في نهاية العمل، لا تنس إجراء استنتاج عام حول العمل المنجز.

الخامس . ملخص الدرس.

السادس . العمل في المنزل. § 74.75، الإجابة على الأسئلة.

كتب مستخدمة:

بيريشكين إيه في جوتنيك إي. الفيزياء للصف التاسع: كتاب مدرسي للتعليم العام. المؤسسات، م: بوستارد، 2009.

مارون إ.أ. الملاحظات الأساسية والواجبات متعددة المستويات للكتاب المدرسي من تأليف A.V Peryshkin "الفيزياء للصف الثامن" شركة St.burgerburg LLC "Victoria Plus" ، 2009.

(1)

من هنا

(2)

بمعرفة التسارع، يمكنك تحديد السرعة اللحظية باستخدام الصيغة:

(3)

إذا قمت بقياس فترة من الزمنر من بداية حركة الكرة حتى تأثيرها على الاسطوانة والمسافةس اجتازتها خلال هذا الوقت، ثم باستخدام الصيغة (2) نحسب تسارع الكرة أ، وباستخدام الصيغة (3) - سرعتها اللحظيةالخامس.

الفاصل الزمنير قياسباستخدام المسرع. يتم ضبط بندول الإيقاع على 120 نبضة في الدقيقة، مما يعني أن الفاصل الزمني بين نبضتين متتاليتين هو 0.5 ثانية. يعتبر إيقاع المسرع، في نفس الوقت الذي تبدأ فيه الكرة في التحرك، صفرًا.

يتم وضع أسطوانة في النصف السفلي من الأخدود لكبح الكرة. يتم تحديد ميل المزلق وموضع الأسطوانة بشكل تجريبي بحيث يتزامن تأثير الكرة على الأسطوانة مع الضربة الثالثة أو الرابعة لبندول الإيقاع من بداية الحركة. ثم حان الوقت للتحركر يمكن حسابها باستخدام الصيغة:

ر = 0,5 ف،

أين ص- عدد نبضات بندول الإيقاع، دون احتساب النبضة الصفرية (أو عدد الفترات الزمنية البالغة 0.5 ثانية من بداية حركة الكرة حتى اصطدامها بالأسطوانة).

تم تحديد الموضع الأولي للكرة بالطباشير. مسافةس يتم قياس المسافة التي قطعها حتى المحطة بشريط سنتيمتر.

تعليمات الإستخدام

1. قم بتجميع الإعداد كما هو موضح في الشكل 178. (يجب أن يكون ميل المزلق بحيث تتحرك الكرة على طول المزلق بالكامل بثلاث نبضات بندول الإيقاع على الأقل.)

حجم الخط: 10.0pt">2. انسخ الجدول 4 في دفترك.

الجدول 4

حجم الخط:10.0pt">3. قم بقياس المسافةس اجتازتها الكرة في ثلاث أو أربع دقات بندول الإيقاع. أدخل نتائج القياس في الجدول 4.

4. احسب الوقتر حركة الكرة وتسارعها وسرعتها اللحظية قبل اصطدامها بالأسطوانة. أدخل نتائج القياس في الجدول 4، مع مراعاة الخطأ المطلق، على افتراض

حجم الخط: 10.0pt؛ اللون: أسود؛ تباعد الحروف:-.4pt">مختبر رقم 2

تحديد تسارع الجاذبية

الهدف من العمل:حساب الطولي جذر السقوط الحر من صيغة فترة تذبذب الشريكالبندول الماتيكي:

حجم الخط: 10.0pt؛ letter-spacing:-.5pt">للقيام بهذا عليك القياسفترة التذبذب وطول التعليقرقاص الساعة. ثم من الصيغة(أنا ) يمكنك حساب تسارع الحرياتسقوط كبير

حجم الخط: 10.0pt">المعدات : ساعة مع جهة ثانية,شريط قياس (Δl = 0.5 سم)،

كرة بها ثقب، وخيط، وحامل ثلاثي القوائم مع وصلة توصيل وحلقة.

تعليمات الإستخدام

1. ضع على حافة الطاولةحامل ثلاثي القوائم. في نهايته العليا تقوية الحلقة باستخدام أداة التوصيلوتعليق الكرة عليه الخيوط يجب أن تتمسك الكرةعلى مسافة 3-5 سم من الأرض.

2. قم بإمالة البندول بعيدًا عن لعبة البولوالتوازن بمقدار 5-8 سم ثم حرره.

3. قياس طول التدابير المعلقةشريط نوح.

4. قياس الوقت Δر 40 تذبذبات كاملة (N).

5. كرر قياسات Δر (لا تغيير الظروف التجريبية) والعثور علىالقيمة المتوسطة Δمتوسط ر.

6. احسب المتوسطفترة التذبذب T avg بمتوسط القيمة Δ t avg.

7. احسب القيمة GCP باستخدام الصيغة:

Font-size:10.0pt;letter-spacing:-.3pt"> 8. النتائج التي تم الحصول عليها لـضع في الجدول:

رقم الخبرة	ل, م		Δت، س	Δt المتوسط، ق	تي أف = Δ تي أف / ن	حزب التعاون الخليجي، م / ث2

9. قارن المتوسط الناتجقيمة ل gcp بقيمة ز = 9.8 م/ث2 واحسبها نسبيةخطأ كبير في القياسوفقا للصيغة:

حجم الخط:10.0pt">روبوت المختبر رقم 3

دراسة اعتماد فترة وتكرار التذبذبات الحرة لبندول الخيط على طول الخيط

الهدف من العمل:اكتشف كيف تعتمد فترة وتكرار التذبذبات الحرة لبندول الخيط على طوله.

معدات: حامل ثلاثي القوائم مزود بوصلة وقاعدة، وكرة متصلة بها خيط بطول 130 سم، يتم سحبها من خلال قطعة مطاطية1، وساعة بعقرب ثانٍ أو بندول الإيقاع.

تعليمات الإستخدام

1. ارسم الجدول 7 في دفترك لتسجيل نتائج القياسات والحسابات.

طاولة 7

2. ثبت قطعة من المطاط مع بندول معلق عليها في رجل الحامل الثلاثي كما هو موضح في الشكل 183. وفي هذه الحالة يجب أن يكون طول البندول 5 سم كما هو موضح في الجدول 7 للتجربة الأولى. طولل قم بقياس البندول كما هو موضح في الشكل، أي من نقطة التعليق إلى منتصف الكرة.

3. لإجراء التجربة الأولى، قم بإمالة الكرة من موضع توازنها بسعة صغيرة (1-2 سم) ثم حرّرها. قياس فترة من الزمنر, الذي سيكتمل البندول من أجله 30 تردد كامل. سجل نتائج القياس في الجدول 7.

4. قم بإجراء التجارب الأربع المتبقية بنفس طريقة التجربة الأولى. في هذه الحالة الطولل اضبط البندول في كل مرة وفقًا لقيمته الموضحة في الجدول 7 لهذه التجربة.

5. لكل تجربة من التجارب الخمس، احسب واكتب قيم الفترة في الجدول 7 تتذبذبات البندول.

_____________________

1 يتم استخدام قطعة من المطاط (على سبيل المثال، ممحاة) لضمان عدم انزلاق الخيط من قاعدة الحامل ثلاثي الأرجل بحيث يمكن ضبط الطول المطلوب للبندول بسرعة ودقة. يتم سحب الخيط من خلال المطاط باستخدام إبرة.

6. لكل تجربة من التجارب الخمس، احسب قيم التردد ν لتذبذبات البندول باستخدام الصيغة: ν = 1/T أو ν =لا يوجد . أدخل النتائج التي تم الحصول عليها في الجدول 7.

7. استخلص استنتاجات حول كيفية اعتماد فترة وتكرار التذبذبات الحرة للبندول على طوله. اكتب هذه النتائج.

8. أجب عن الأسئلة. يزداد طول البندول أو ينقص إذا: أ) كانت فترة اهتزازاته في البداية 0.3 ثانية، وبعد تغيير الطول أصبحت 0.1 ثانية؛ ب) كان تردد اهتزازاته في البداية يساوي 5 هرتز، ثم انخفض إلى 3 هرتز؟

العمل المختبري رقم 4

دراسة ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي

الهدف من العمل:دراسة ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي.

معدات: ملليمتر، ملف لفائف، مغناطيس على شكل قوس، مصدر الطاقة، ملف ذو قلب حديدي من مغناطيس كهربائي قابل للفك، مقاومة متغيرة، مفتاح، أسلاك التوصيل، نموذج مولد التيار الكهربائي (واحد لكل فئة).

تعليمات الإستخدام

1. قم بتوصيل الملف بمشابك المليمتر.

2. بمراقبة قراءات المليمتر، قم بإحضار أحد أقطاب المغناطيس إلى الملف، ثم أوقف المغناطيس لبضع ثوان، ثم قربه من الملف مرة أخرى، وادفعه داخله (الشكل 184). سجل ما إذا كان هناك تيار مستحث قد نشأ في الملف أثناء تحرك المغناطيس بالنسبة للملف؛ بينما يتم إيقافه.

Font-size:10.0pt"> 3. اكتب ما إذا كان التدفق المغناطيسي F الذي يمر عبر الملف قد تغير أثناء تحرك المغناطيس؛ أثناء توقفه.

4. بناءً على إجاباتك على السؤال السابق، ارسم واكتب استنتاجًا حول الحالة التي ظهر فيها تيار مستحث في الملف.

5. لماذا يتغير التيار المغناطيسي المار عبر هذا الملف عندما يقترب المغناطيس من الملف؟ (للإجابة على هذا السؤال، تذكر، أولاً، على الكميات التي يعتمد عليها التدفق المغناطيسي F، وثانيًا، ما إذا كان حجم ناقل الحث B للمجال المغناطيسي للمغناطيس الدائم هو نفسه بالقرب من هذا المغناطيس وبعيدًا عنه.)

تنحرف إبرة الملليمتر عن القسمة الصفرية

تحقق مما إذا كان اتجاه التيار التحريضي في الملف سيكون هو نفسه أو مختلفًا عندما يقترب منه نفس قطب المغناطيس ويبتعد عنه.

7. قم بتقريب عمود المغناطيس من الملف بهذه السرعة
بحيث لا تنحرف إبرة الملليمتر بما لا يزيد عن نصف القيمة الحدية لمقياسها.

كرر نفس التجربة ولكن بسرعة المغناطيس أعلى من الحالة الأولى.

عند سرعة حركة المغناطيس الأعلى أو الأقل بالنسبة للملف، هل تغير التدفق المغناطيسي F الذي يمر عبر هذا الملف بشكل أسرع؟

مع التغير السريع أو البطيء في التدفق المغناطيسي عبر الملف، هل نشأ فيه تيار ذو حجم أكبر؟

بناءً على إجابتك على السؤال الأخير، ارسم واكتب استنتاجًا حول كيفية اعتماد معامل التيار التحريضي، الناشئة في الملف، من معدل تغير التدفق المغناطيسي Fثقب هذا الملف.

8. قم بتجميع الإعداد للتجربة وفقًا للشكل 185.

9. تحقق مما إذا كان هناك تيار مستحث يحدث في الملف 1 في الحالات التالية:

أ) عند إغلاق وفتح الدائرة التي تم تضمينها فيها
لفه 2;

ب) عندما تتدفق من خلال الملف 2 التيار المباشر؛

الخامس) حيث أن التيار المتدفق خلال الملف يزداد ويتناقص 2, عن طريق تحريك شريط التمرير المتغير إلى الجانب المناسب.

10. في أي من الحالات المذكورة في الفقرة 9 يتغير التدفق المغناطيسي الذي يمر عبر الملف 1؟ لماذا يتغير؟

11. لاحظ حدوث تيار كهربائي في نموذج المولد (شكل 186). اشرح سبب ظهور تيار مستحث في إطار يدور في مجال مغناطيسي.

حجم الخط:10.0pt">معمل رقم 5

دراسة الانشطار النووي لذرة اليورانيوم من صور المسارات

الهدف من العمل:يطبق قانون حفظ الزخم لتفسير حركة نواتين تشكلتا أثناء انشطار نواة ذرة اليورانيوم.

معدات:صورة لمسارات الجسيمات المشحونة (الشكل 187) التي تكونت أثناء انشطار نواة ذرة اليورانيوم.

حجم الخط:10.0pt"> تفسيرات. في هذه الصورة، ترى مسارات شظيتين تشكلتا أثناء انشطار نواة ذرة اليورانيوم التي استحوذت على نيوترون. وكانت نواة اليورانيوم في هذه النقطةز, المشار إليه بالسهم.

التمرين 1.باستخدام قانون حفظ الزخم، وضح سبب تناثر الشظايا أثناء انشطار نواة ذرة اليورانيوم في اتجاهين متعاكسين.

المهمة 2.ومن المعروف أن شظايا نواة اليورانيوم هي نواة ذرات عنصرين كيميائيين مختلفين (مثل الباريوم والزينون وغيرها) من منتصف الجدول.

يمكن كتابة أحد التفاعلات الانشطارية المحتملة لليورانيوم بشكل رمزي على النحو التالي:

92 يو + 0 ن 56 با + ض X + 2 0 ن،

حيث الرمز Z X يشار إلى نواة ذرة أحد العناصر الكيميائية.

باستخدام قانون حفظ الشحنة وجدول ليو، حدد نوع العنصر.