粵教版選修35 4.5 裂變和聚變 課件（30張）.ppt

第五節(jié)裂變和聚變 目標(biāo)導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 目標(biāo)導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 二 一 一 核裂變與鏈?zhǔn)椒磻?yīng)1 核裂變 重核分裂為兩個(gè)或兩個(gè)以上的較輕質(zhì)量的核的反應(yīng) 2 鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 一個(gè)核的裂變能夠引發(fā)一個(gè)或一個(gè)以上的核發(fā)生裂變 讓核裂變的過程能自發(fā)進(jìn)行下去 源源不斷地將核能釋放出來 3 鈾235與鈾238比較 1 天然鈾儲量 鈾238占99 3 鈾235占0 7 2 與中子的作用特點(diǎn) 鈾235俘獲各種能量的中子都會(huì)發(fā)生裂變 而且俘獲能量低的中子發(fā)生裂變的幾率較大 鈾238只有俘獲能量大于1mev的中子才可能發(fā)生裂變 并且?guī)茁屎苄?俘獲能量低于1mev的中子時(shí) 不發(fā)生裂變 而變?yōu)殁?39 為使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)容易發(fā)生 最好選用鈾235 目標(biāo)導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 二 一 為了使裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)容易進(jìn)行 一般用高純度的濃縮鈾235 原因是什么 答案 由于裂變放出的中子有的可能被裂變物質(zhì)中的雜質(zhì)吸收而造成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)不能持續(xù)進(jìn)行下去 要維持鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 就要減少裂變物質(zhì)中的雜質(zhì) 盡量用高純度濃縮鈾 目標(biāo)導(dǎo)航 二 一 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 二 核聚變與受控?zé)岷朔磻?yīng)1 核聚變兩個(gè)輕核聚合成一個(gè)較重的核的反應(yīng) 2 熱核反應(yīng)物質(zhì)達(dá)到幾百萬度以上的高溫時(shí) 原子的核外電子與原子完全脫離 這時(shí)小部分原子核具有足夠的動(dòng)能 能夠克服核間的庫侖斥力 在相互碰撞中接近到能夠發(fā)生聚變的程度 因此聚變反應(yīng)又叫熱核反應(yīng) 3 普遍性熱核反應(yīng)在宇宙中時(shí)時(shí)刻刻地進(jìn)行著 太陽就是一個(gè)巨大的熱核反應(yīng)堆 遷移應(yīng)用 典題例解 一 知識精要 一 核裂變 思考探究 二 一 二 遷移應(yīng)用 典題例解 知識精要 思考探究 一 二 遷移應(yīng)用 典題例解 知識精要 思考探究 一 重核的裂變能夠自發(fā)地進(jìn)行嗎 答案 重核的裂變不能自發(fā)地進(jìn)行 只能發(fā)生在人工控制的核反應(yīng)中 只有達(dá)到鏈?zhǔn)椒磻?yīng)所需要的條件時(shí) 才會(huì)發(fā)生核反應(yīng) 二 遷移應(yīng)用 典題例解 知識精要 思考探究 一 例1 關(guān)于重核的裂變 以下說法正確的是 a 核裂變釋放的能量等于它俘獲中子時(shí)得到的能量b 中子從鈾塊中通過時(shí) 一定發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)c 重核裂變釋放出大量能量 產(chǎn)生明顯的質(zhì)量虧損 所以核子數(shù)要減少d 由于重核的核子平均質(zhì)量大于中等質(zhì)量核的核子平均質(zhì)量 所以重核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的核時(shí) 要發(fā)生質(zhì)量虧損 放出核能 二 遷移應(yīng)用 典題例解 知識精要 思考探究 一 解析 根據(jù)重核發(fā)生裂變的條件和裂變放能的原理分析可知 裂變時(shí)鈾核俘獲中子即發(fā)生核反應(yīng) 是核能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程 其釋放的能量遠(yuǎn)大于其俘獲中子時(shí)吸收的能量 鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是有條件的 即鈾塊的體積必須大于其臨界體積 如果體積小 中子從鈾塊中穿過時(shí) 碰不到原子核 則鏈?zhǔn)椒磻?yīng)就不會(huì)發(fā)生 在裂變反應(yīng)中核子數(shù)是不會(huì)減少的 其中各粒子質(zhì)量分別為mu 235 0439u mn 1 00867u msr 89 9077u mxe 135 9072u 質(zhì)量虧損 m mu mn msr mxe 10mn 0 1510u 二 遷移應(yīng)用 典題例解 知識精要 思考探究 一 可見鈾核裂變的質(zhì)量虧損是遠(yuǎn)小于一個(gè)核子的質(zhì)量的 核子數(shù)是不會(huì)減少的 因此選項(xiàng)a b c均錯(cuò)誤 重核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的原子核時(shí) 由于平均質(zhì)量減小 還會(huì)再發(fā)生質(zhì)量虧損 從而釋放出核能 綜上所述 選項(xiàng)d正確 答案 d 二 遷移應(yīng)用 典題例解 知識精要 思考探究 一 二 遷移應(yīng)用 典題例解 知識精要 思考探究 一 二 多選 關(guān)于鈾核裂變 下列說法正確的是 a 鈾核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的 但只能裂變成兩種不同的核b 鈾核裂變時(shí)還能同時(shí)釋放2 3個(gè)中子c 為了使裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)容易進(jìn)行 最好用純鈾235d 鈾塊的體積對產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)無影響答案 bc 解析 鈾核受到中子的轟擊 會(huì)引起裂變 裂變的產(chǎn)物是各種各樣的 具有極大的偶然性 但裂變成兩塊的情況多 也有的分裂成多塊 并放出幾個(gè)中子 鈾235受中子的轟擊時(shí) 裂變的概率大 且可以俘獲各種能量的中子而引起裂變 而鈾238只有俘獲能量在1mev以上的中子才能引起裂變 且裂變的概率小 而要引起鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 必須使鈾塊體積超過臨界體積 遷移應(yīng)用 典題例解 知識精要 思考探究 遷移應(yīng)用 典題例解 知識精要 一 二 聚變發(fā)生的條件要使輕核聚變 就必須使輕核接近核力發(fā)生作用的距離10 15m 但是原子核是帶正電的 要使它們接近10 15m就必須克服電荷間很大的斥力作用 這就要求使核具有足夠的動(dòng)能 要使原子核具有足夠大的動(dòng)能 就要給核加熱 使物質(zhì)達(dá)到幾百萬攝氏度的高溫 綜上所述 核聚變只有在超高溫條件下才能發(fā)生 思考探究 一 二 答案 相信 熱核反應(yīng)的燃料之一 氫的同位素 氘在海水中的儲量豐富 每升海水中就含有0 03g氘核 這些氘核完全聚變釋放的能量約和燃燒300l汽油相當(dāng) 遷移應(yīng)用 典題例解 知識精要 思考探究 一 例2 2015廣東理綜 多選 科學(xué)家使用核反應(yīng)獲取氚 再利用氘和氚的核反應(yīng)獲得能量 核反應(yīng)方程分別為下列表述正確的有 a x是中子b y的質(zhì)子數(shù)是3 中子數(shù)是6c 兩個(gè)核反應(yīng)都沒有質(zhì)量虧損d 氘和氚的核反應(yīng)是核聚變反應(yīng) 二 遷移應(yīng)用 典題例解 知識精要 思考探究 一 答案 ad 二 遷移應(yīng)用 典題例解 知識精要 思考探究 一 二 遷移應(yīng)用 典題例解 知識精要 思考探究 一 二 遷移應(yīng)用 典題例解 知識精要 思考探究 一 二 遷移應(yīng)用 典題例解 知識精要 思考探究 一 解析 1 應(yīng)用電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可寫出該核反應(yīng)方程 2 該核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損 m 2 2 0136u 3 0150u 1 0087u 0 0035u 由愛因斯坦質(zhì)能方程得釋放的核能 e mc2 0 0035uc2 0 0035 931 5mev 3 26mev 二 遷移應(yīng)用 典題例解 知識精要 思考探究 一 二 遷移應(yīng)用 典題例解 知識精要 思考探究 知識鏈接 案例探究 思悟升華 知識鏈接 案例探究 思悟升華 這些反應(yīng)總的結(jié)果與上面碳 氮循環(huán)反應(yīng)相同 根據(jù)目前的數(shù)據(jù) 氫 氫鏈?zhǔn)椒磻?yīng)在太陽能中是主要的反應(yīng)過程 產(chǎn)生的能量約占總能量的96 太陽能資源不僅包括直接投射到地球表面上的太陽輻射能 而且也包括像所有礦物資源能 水能 風(fēng)能 海洋能 潮汐能等間接的太陽能資源 還應(yīng)包括綠色植物的光合作用固定下來的能量 即生物質(zhì)能 嚴(yán)格地說 除了地?zé)崮芎驮雍四芤酝獾厍蛏纤衅渌茉慈縼碜蕴柲?這也稱為 廣義太陽能 以便與僅指太陽輻射能的 狹義太陽能 相區(qū)別 案例探究 知識鏈接 思悟升華 隨著科技的進(jìn)步 太陽能得到廣泛應(yīng)用 試分析 1 太陽內(nèi)部持續(xù)不斷地發(fā)生著四個(gè)質(zhì)子聚變?yōu)橐粋€(gè)氦核的熱核反應(yīng) 這種核反應(yīng)釋放出的能量就是太陽能的來源 其核反應(yīng)方程是 若mh 1 0073u m 4 0026u me 0 00055u 則該反應(yīng)中發(fā)生的質(zhì)量虧損是u 如果1uc2 931 5mev 由該反應(yīng)中釋放的能量是mev 由于核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損 太陽的質(zhì)量緩慢減少 與現(xiàn)在相比 在很久很久以前 地球公轉(zhuǎn)的周期 選填 較長 較短 或 沒有變化 案例探究 知識鏈接 思悟升華 2 利用光電轉(zhuǎn)換可以將太陽能轉(zhuǎn)化為電能 若地球附近某太空站上的太陽能電池接收板的面積是s 光電轉(zhuǎn)換效率為 已知太陽輻射的總功率為p 太陽輻射穿過太陽的能量損失忽略不計(jì) 光速為