015fizhem

Report
Pripremio: Varga Ištvan
HEMIJSKO-PREHRAMBENA SREDNJA ŠKOLA
ČOKA
[email protected]
-raspad:
A
Z

X 

A4
Z 2
Y

U 

238
92
na prim er
- raspad:
234
90
Th
Kad je u jezgru višak neutrona u odnosu na
protone,neutron se transformiše u proton,uz
emisiju elektrona i čestice antineutrina.
1
0
n 

A
Z

1
1

p e
X  
3
1
H 

A
Z 1
Y
3
2

:

n a p rim er
He  e

:

Kada je u jezgru višak protona u odnou na
neutrone,proton se transformiše u neutron uz
emisiju pozitrona i neutrina.
1
1

p 
 n  e 
1
0
A
Z


X  
C 

11
6
A
Z 1
Y
11
5
na prim er

Be  e 
Veštačka radioaktivnost
Prilikom veštačke radioaktivnosti najčešće
dolazi do emisije elektrona ili pozitrona da
bi u novom jezgru nastao povoljan odnos
protona i neutrona.
Veštačka radioaktivnost otkrivena je 1934.
godine. Brzo posle toga broj radioaktivnih
atomskih vrsta sa postojećih 50 povećao
se na današnjih oko 1000.
Fisija
 Fisija je nuklearni proces u kome se teško
jezgro razdvaja (cepa) na dva manja
jezgra.
 Cepanje se vrši bombardovanjem
uranovog jezgra neutronima.
 Za bombardovanje se koriste spori
neutroni.
 Primer fisije je iskorišćen u izradi atomske
bombe.
U  n
235
92
1
0
141
56
Ba 
92
36
Kr 
1
30n
 200 M eV
U reakciji dolazi do oslobađanja 2-3
neutrona i velike količine energije.
Nastali neutroni mogu izazvati i
izazivaju cepanje novih jezgara i
oslobađanje novih neutrona, usled
čega dolazi do nekontrolisane
LANČANE REAKCIJE.
Fisijom može nastati bilo koja kombinacija
lakših jezgara, sve dok zbir protona i
neutrona u novonastalim jezgrima ne
prelazi broj u početnom jezgru.
Velika količina energije se može osloboditi
u procesu fisije zato što zbir masa lakših
jezgara (produkata) manji od mase jezgra
koje se cepa u procesu fisije.
Za odvijanje lančane reakcije potrebno je
obezbediti dovoljno veliku masu urana,
kako bi se neutroni mogli sudarati s
dovoljnim brojem jezgara.
Ta masa, ispod koje se lančana reakcija ne
može odvijati, naziva se kritična masa.
Ako postignemo masu urana veću od
kritične, dolaziće do lančane reakcije, koja
traje 10-6 (milioniti deo) sekunde.
Iz jednog kilograma urana oslobađa se
energija od nekoliko milijardi džula.
Fuzija
Fuzija je nuklearni proces u kojem se dva
laka jezgra spajaju da bi se stvorilo jedno,
teže jezgro.
Pri tom spajanju nastaje jezgro čija je
masa manja od zbira masa početnih
jezgara.
Da bi došlo do takvog spajanja, potrebna
je velika kinetička energija čestica, jer
treba savladati odbojne sile između
jezgara.
(Na primer, za spajanje dva protona
potrebno je uložiti 0,1 MeV energije, a to
znači da je potrebno obezbediti vrlo visoku
temperaturu 10-20 miliona C).
Reakcije fuzije se odvijaju već milijardama
godina u svemiru. Ove reakcije su izvori
energije većine zvezda, pa tako i našeg
Sunca.
Naučnici su uspjeli da proizvedu reakciju
fuzije na Zemlji tek u poslednjih
šezdesetak godina.
Fuzija koja se odvija na zvezdama je
sledeća:
1
1
1
1
2
1
H  H  D  e  E nergija
2
1
D H 
3
2
1
1
3
2
0
1
H e  E nergija
He  He 
3
2
4
2
H e  2 H  E nergija
1
1
Ove reakcije se odvijaju i na Suncu.
Reakcije se odvijaju sve dok se ne stvori Fe,
jezgro sa najvećom količinom vezane energije.
Kada jezgro dostigne masu 60, više se ne
odvija fuzija na zvezdi, jer su uslovi
energetski nepovoljni za proizvodnju jezgra
veće mase.
Onda kada se većina jezgra neke zvezde
pretvori u gvožđe, ona se približava kraju
svog života.
 Eksplozija hidrogenske bombe je prva nuklearna
fuzija koja je proizvedena na zemlji.
 Smatra se da je najlakše izazvati fuziju atoma
deuterijuma i tricijuma:
2
1
D D 
2
1
D  D  T  H  4 M eV
2
1
2
1
T  D 
3
1
2
1
3
2
3
1
4
2
H e  n  3, 2 M eV
1
0
1
1
H e  n  17, 6 M eV
1
0
Ove reakcije teku nekontrolisano i veoma
brzo. Ukoliko bi se reakcije fuzije mogle
usporiti, imali bi mogućnost proizvodnje
tzv. čiste, jeftine energije, jer deuterijuma u
vodi ima 0,015 atomskih procenata.
Danas se istražuje proces fuzije sa nadom
da ćemo uskoro biti u prilici da
kontrolišemo proces.
Defekt mase
 U procesu fisije i fuzije, deo nuklearne energija
koja je bila akumulirana u jezgrima, prelazi u
druge vidove energije.
 Primećeno je da se u toku ovih procesa smanjuje
masa, tj. da je masa produkata manja od mase
reaktanata.
 Razlika mase, naziva se defekt mase i ona se u
toku reakcije pretvara u energiju.
4
2
He
 m  4, 0340  4, 0039
 m  0, 0301
Energija koja se oslobađa može da se
izračuna iz Ajnštajnove relacije:
E  m c
m 
E
c
2
2
E  m c
Albert Ajnštajn
(1879 – 1955)
2
Gubitak mase je merljiv samo kod onih
reakcija kod kojih se izdvajaju izuzetno
velike količine enrgije.
Na primer, kod reakcije za 1 mol atoma:
T  D 
3
1
m 
2
1
E
c
2

4
2
H e  n  17, 6 M eV
1
0
1 7 , 6  1, 6  1 0
m  1, 8 8  1 0
19
 6, 0 2  1 0
 3 1 0 
8
5
kg
2
23

similar documents