18. Состав ядра атома. Радиоактивность. Виды радиоактивных излучений и их свойства.

Ядро атома любого химического элемента состоит из положительно заряженных протонов (р) и не имеющих заряда нейтронов (n).

Протоны и нейтроны являются двумя зарядовыми состояниями частицы, называемой нуклон.

Количество протонов и нейтронов можно определить по таблице Менделеева.

Порядковый номер – это количество протонов. Чтобы узнать количество нейтронов, нужно из атомной массы вычесть количество протонов.

Например, в ядре атома кислорода 8 протонов и 8 нейтронов.

Радиоактивность – это способность атомов одних химических элементов самопроизвольно (спонтанно) превращаться в атомы других химических элементов. При этом излучаются α-, β- и γ-лучи и выделяется энергия.

Явление радиоактивности было открыто опытным путём французским учёным Беккерелем в 1896 г. Он заметил, что соли урана засвечивают завёрнутую во много слоёв фотобумагу невидимым проникающим излучением.

В дальнейшем радиоактивность изучали Мария и Пьер Кюри и Резерфорд.

Было открыто три составляющих радиоактивного излучения: α-, β- и γ-лучи.

α-лучи – это поток ядер атомов гелия – тяжелые положительно заряженные частицы. Они слабо отклоняются электрическими и магнитными полями и обладают наименьшей проникающей способностью (слой бумаги толщиной около 0,1 мм для них уже непрозрачен).

β-лучи – это поток электронов (лёгкие, отрицательно заряженные), движущимися со скоростями, близкими к скорости света. Они сильно отклоняются электрическими и магнитными полями и гораздо меньше поглощаются веществом (их задерживает алюминиевая пластинка толщиной в несколько миллиметров).

γ-лучи – это электромагнитные волны с очень большой частотой (более 10²⁰ Гц). Их скорость около 300 000 км/с. Они не отклоняются электрическими и магнитными полями и обладают самой большой проникающей способностью. Интенсивность поглощения γ-лучи увеличивается с увеличением атомного номера вещества-поглотителя. При прохождении γ-лучей через слой свинца толщиной в 1 см их интенсивность убывает лишь вдвое.

γ-лучи представляют для человека наибольшую опасность.

19.Идеальный газ. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа. Использование свойств газов в технике.

Идеальный газ – это газ, взаимодействие между молекулами которого пренебрежимо мало, т.к. молекулы находятся далеко друг от друга.

В реальности к идеальному газу приближены разреженные газы.

Основными параметрами идеального газа являются давление, объём и температура.

Давление газа создаётся ударами молекул о стенки сосуда и растёт с увеличением температуры.

Для расчёта давления было получено следующее уравнение:

основное уравнение МКТ идеального газа.

Данное уравнение можно переписать в виде: где .

Свойства газов легко сжиматься и расширяться используются во многих технических устройствах: двигателе внутреннего сгорания, паровой турбине, насосах, при проектировании судов и др.

20.Цепная реакция деления ядер урана и условия её протекания. Термоядерная реакция.

Ядерными реакциями называют изменения атомных ядер, вызванные их взаимодействием с элементарными частицами или друг с другом.

В 1938 г. немецкие физики Ган и Штрасман открыли деление урана под действием нейтронов: ядро урана делится на два близких по массе ядра.

У этой реакции есть две важные особенности, которые сделали возможным её практическое применение:

1. При делении каждого ядра урана выделяется значительная энергия.

2. Деление каждого ядра сопровождается вылетом 2-3 нейтронов, которые могут вызвать деление следующих ядер, т.е. сделать реакцию цепной.

Для осуществления цепной реакции используют ядра изотопа урана с массовым числом 235, т.е. . Именно они хорошо делятся под действием как быстрых, так и медленных нейтронов.

Ядра изотопа урана с массовым числом 238 ( ) используют для получения плутония, который также используют для цепной ядерной реакции.

Для осуществления цепной реакции необходимо, чтобы среднее число освобождённых в данной массе нейтронов не уменьшалось с течением времени. Управляемую цепную реакцию проводят в ядерных реакторах, которые конструируют так, чтобы коэффициент размножения k нейтронов был равен единице. Если число нейтронов будет увеличиваться с течением времени и k>1, то произойдет взрыв.

Термоядерные реакции – это реакции слияния лёгких ядер при очень высокой температуре (примерно 10⁷ Кельвинов и выше).

Легче всего осуществить реакцию синтеза между тяжелыми изотопами водорода - дейтерием и тритием . При этом в результате получается ядро гелия нейтрон и выделяется огромная энергия.

Работы над созданием управляемой термоядерной реакцией ещё ведутся.

Пока удалось осуществить неуправляемую термоядерную реакцию в водородной бомбе.