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《原子核的结合能》PPT课件CONTENTS•原子核的概述•原子核的结合能目录•原子核的衰变•原子核的裂变与聚变•原子核能与未来能源CHAPTER01原子核的概述原子核的定义原子核位于原子中原子核的电荷数等于心的强子,由质子和质子数,即原子序数中子组成原子核的质量约占整个原子的
99.96%原子核的结构010203质子和中子同位素核力原子核的基本组成单元,具有相同质子数和不同中质子和中子之间的强相互质子带有正电荷,中子不子数的原子核,具有不同作用,是短程力,与距离带电荷的质量数和核子结合能的平方成反比原子核的特性稳定性某些原子核具有稳定性,可以存在很长时间或非常稳定不稳定性某些原子核具有放射性,可以自发地衰变或裂变为其他原子核结合能原子核内的核子结合在一起所释放出的能量CHAPTER02原子核的结合能结合能的概念结合能原子核的稳定性两个或多个粒子结合成一个整体时释原子核的结合能越高,原子核越稳定放出的能量原子核的结合能原子核中核子之间相互作用产生的能量结合能的大小原子序数原子序数越大,原子核的结合能越高1同位素同位素之间由于中子数的不同,结合能也会有所2不同核子数随着核子数的增加,结合能也会相应增加3结合能的计算库仑能库仑力作用下质子和中子之间的相计算公式互作用能结合能=Z,N×m_e×c^2-ΔE,其中Z为质子数,N为中子数,m_e为电子质量,c为光速,ΔE为库仑能中子星由于中子星中没有电子,因此结合能的计算需要考虑中子之间的相互作用CHAPTER03原子核的衰变原子核的衰变类型α衰变原子核放射出α粒子(氦原子核),同时释放出2个中子和
26.78MeV的能量β衰变原子核中的一个中子转化为质子,同时释放出一个电子和
17.8MeV的能量γ衰变原子核释放出γ射线,这是高能光子,用于激发周围物质中的电子至更高的能级原子核的衰变规律半衰期一个原子核衰变到一半所需的时间,是衡量衰变速度的物理量放射性元素能够自发进行衰变的元素,其半衰期从几秒到数亿年不等放射性周期表按半衰期长短排列的元素周期表,有助于预测和追踪元素的衰变行为原子核衰变的实际应用放射性年代测定医学成像与治疗通过测量古物中放射性元素的剩余量放射性元素用于诊断(如X光机、来确定其年代PET扫描)和治疗(如放射疗法)核能发电核武器与核不扩散利用铀或钚的裂变反应释放的能量来某些放射性元素(如铀和钚)是制造发电核武器的重要原料,因此对其生产和扩散有严格的国际管制CHAPTER04原子核的裂变与聚变原子核的裂变01020304定义条件过程应用原子核分裂成两个较小的核,需要中子或质子撞击中子撞击铀-235原子核,导核电站、核武器等并释放出巨大能量致其分裂成两个较小的核,同时释放出能量和中子原子核的聚变定义条件过程应用两个较轻的核结合成一氢原子在太阳内部的高氢弹、未来的聚变能源个较重的核,并释放出需要极高的温度和压力温高压下结合成氦原子,等巨大能量释放出能量裂变与聚变的应用裂变应用01核电站、核潜艇、核武器等聚变应用02氢弹、未来的聚变能源等优缺点03裂变能产生大量能量,但有核废料和安全问题;聚变能产生巨大能量且无核废料,但技术难度大CHAPTER05原子核能与未来能源原子核能的利用方式核裂变利用重原子核分裂产生大量能量,如铀
235、钚239等核聚变利用轻原子核聚变成重原子核释放能量,如氢的同位素氘和氚核衰变不稳定原子核自发衰变释放能量,如放射性元素原子核能的优势与挑战优势能量密度高,能源可持续,减少对化石燃料的依赖挑战核废料处理和安全问题,技术门槛高,成本较高未来能源的发展方向核聚变能源实现可控的核聚变反应,解决核裂变带来的安全和环境问题清洁能源太阳能、风能、水能等氢能源可再生能源的发展利用氢气作为燃料,实现清洁、高效的能源利用THANKS[感谢观看]。