Spurs în fizică


31. Radioactivitatea. Legea decăderii radioactive.

Radioactivitatea este emisia de radiații radioactive.

Proprietățile radioactive ale unui element se datorează numai structurii nucleului său. In prezent sub radioactivitate înțeleagă capacitatea unor atom? Nuclei automat (spontan) convertit la alte nuclee cu emisia de diferite tipuri de radiație radioactivă a particulelor elementare. Radioactivitatea este împărțită în naturale (observată în izotopi instabili existenți în natură) și artificială (observată în izotopi obținuți prin reacții nucleare). Nu există o diferență fundamentală între cele două tipuri de radioactivitate, deoarece legile transformării radioactive sunt identice în ambele cazuri. Radiația radioactivă este de trei tipuri: radiația -, - și .  radiații deviate de câmpuri electrice și magnetice, are o capacitate ridicată de ionizare și capacitate redusă de penetrare (de exemplu, abs? Schayutsya strat de aluminiu gros circa 0,05 mm). -Radiația este un flux de nuclee de heliu; Încărcarea particulei  este + 2e, iar masa coincide cu masa miezului izotopului de heliu. -Radiația este deviată de câmpurile electrice și magnetice; puterea de ionizare mult mai mici (cu aproximativ două ordine de mărime), iar procesul de permeație? NOSTA mai mult (este absorbită de grosimea stratului de aluminiu de aproximativ 2 mm) decât particulele . -Radiația este un flux de electroni rapizi (aceasta rezultă din definirea încărcării lor specifice). -radiație nu este deviat de câmpuri electrice și magnetice, a de? In capacitatea relativ ionizantă slabă și spo foarte mare penetrantă? Lities (de exemplu, trece prin plumb cu grosimea stratului 5 cm), în timp ce trece prin cristalul de difracție detectează.  Radiația este o radiație electromagnetică cu undă scurtă, cu o lungime de undă extrem de mică de -10 m și, prin urmare, proprietăți corpusculare pronunțate, adică este un flux de particule - fotoni (fotoni).







Sub degradarea radioactivă. sau pur și simplu să se destrame, să înțeleagă transformarea naturală radioactivă a nucleelor ​​care apare spontan. Nucleul atomic, care se confruntă cu dezintegrare radioactivă, se numește nucleul mamei. kernelul rezultat este un copil.

Teoria decăderii radioactive se bazează pe presupunerea că decăderea radioactivă este un proces spontan care respectă legile statisticilor. Deoarece nucleele radioactive individuale se descompun în mod independent unul de altul, se poate presupune că numărul de nuclee dN se descompune în medie pe un interval de timp de la t la t + dt. este proporțională cu intervalul de timp dt și cu numărul N de nuclee care nu decid la momentul t. (256.1), unde  este o constantă pentru o substanță radioactivă dată, o valoare numită constantă de dezintegrare radioactivă; semnul minus indică faptul că numărul total de nuclee radioactive scade în timpul procesului de dezintegrare. Împărțind variabilele și integrând, obținem (256.2), unde N0 este numărul inițial de nuclee neclare (la momentul t = 0), N este numărul de nuclee nedecompuse la momentul t. Formula (256.2) exprimă legea decăderii radioactive. conform căruia numărul de nuclee nedespărțite scade exponențial cu timpul.

Intensitatea procesului de dezintegrare radioactivă se caracterizează prin două valori: timpul de înjumătățire T1 / 2 și durata medie de viață  a nucleului radioactiv. Timpul de înjumătățire T1 / 2 este timpul pentru care numărul inițial de nuclee radioactive scade în medie la jumătate. Apoi, conform (256.2), de unde. Timpii de înjumătățire pentru elementele naturale radioactive variază de la zece milioane de secunde la mulți miliarde de ani.


30. Stabilitatea nucleelor ​​atomice. Energia comunicării. Diviziunea nucleilor grei și sinteza plămânilor. Energie termonucleară.

Stabilitatea nucleelor. Dependența numărului de neutroni N pe numărul de protoni Z din nucleele atomice (N = A-Z). Unde A este numărul de masă. Din faptul descreșterii energiile medii de legare pentru nuclide cu numere de masă mai mare sau mai mică de 50-60 care pentru un mic nucleele Un proces de îmbinare este energetic favorabil - fuziune, ceea ce duce la o creștere a numărului de masă și pentru miezuri cu mai mare - procesul de fisiune. Studiile detaliate au arătat că stabilitatea nucleelor ​​depinde de asemenea de parametrul - raportul dintre numărul de neutroni și protoni. Nucleul de nuclide ușoare este cel mai stabil la. Odată cu creșterea numărului de masă, devine tot mai evidentă între protoni repulsie electrostatice, iar deplasările regiunii de stabilitate la valorile 1 „ALIGN = WIDTH INFERIOARĂ = HEIGHT = 37 BORDER = 0 6>. Pentru majoritatea nuclee grele.

Pentru a caracteriza puterea legăturii și stabilitatea sistemului de orice particule (de exemplu nucleul atomic ca sistem de protoni și neutroni), se introduce conceptul de energie de legare. Energia de legare a unui sistem este egală cu munca care trebuie folosită pentru a descompune acest sistem în părțile componente ale acestuia (de exemplu, nucleul atomic pentru protoni și neutroni). Energia de legare a sistemului (40.9), unde m0i este masa de odihnă a particulei i în stare liberă; M0 este masa de repaus a unui sistem format din n particule. Fissionul nucleelor ​​grele are loc în timpul capturii neutronilor. În acest caz, particule noi sunt emise și energia de legare a nucleului eliberată la fragmentele de fisiune este eliberată. Acest fenomen fundamental a fost descoperit la sfârșitul anilor '30 de către oamenii de știință germani Ghana și Strassmann, care au pus bazele utilizării practice a energiei nucleare. Nucleul elementelor grele - uraniu, plutoniu și alții, absorb puternic neutronii termici. După actul de captare a unui neutron, un nucleu greu cu probabilitate







0.8 este împărțit în două părți inegale în masă, numite fragmente sau produse de fisiune. Astfel emise - rapid neutronilor / (medie circa 2,5 neutroni per fisiune), beta încărcate negativ particule și raze gamma neutre, iar în energia nucleului particule este transformată în energie cinetică a fragmentelor de fisiune, neutroni și alte particule. Această energie este apoi consumată pe excitația termică a atomilor și moleculelor constituente, adică pentru a încălzi substanța înconjurătoare.

Reacția sintezei nucleelor ​​ușoare poate începe și se produce numai când substanța este încălzită la o temperatură la care energia cinetică a mișcării termice a nucleului devine suficientă pentru a depăși forțele de respingere electrice reciprocă care acționează între ele. Reacțiile de sinteză a nucleelor ​​ușoare, care se desfășoară efectiv în condiții de încălzire a substanței la o temperatură de zeci de milioane de grade sau mai mult, se numesc reacții termonucleare. Reacția de sinteză între nucleele izotopilor de hidrogen ai deuteriului și tritiului se desfășoară cel mai ușor. O temperatură mult mai ridicată este necesară pentru reacțiile de sinteză între nucleele numai deuteriu și, de asemenea, între nucleele de tritiu. Reacția fuziunii nucleare are loc la viteză mare și se eliberează o cantitate destul de mare de energie.

Energie termonucleară. Energia care este eliberată în timpul reacțiilor termonucleare, pe un nucleon, este de câteva ori mai mare decât energia specifică eliberată în reacțiile în lanț ale fisiunii nucleare. De exemplu, într-o reacție de fuziune a nucleelor ​​de deuteriu și tritiu, se eliberează 3,5 MeV / nucleon. În general, în această reacție se eliberează 17,6 MeV. Aceasta este una dintre cele mai promițătoare

reacții termonucleare. Implementarea reacțiilor termonucleare controlate va oferi omenirii o nouă sursă de energie curată și practic inepuizabilă din punct de vedere ecologic. Cu toate acestea, obținerea temperaturilor ultrahigh și păstrarea unui plasmă încălzită la un miliard de grade este o sarcină științifică și tehnică foarte dificilă în domeniul fuziunii termonucleare controlate.


24. Descrierea cuantică a stării unui electron într-un atom. Umplerea cojilor electronici. Principiul Pauli. Sistem periodic de elemente.

În mecanica cuantică, conceptul funcției de undă este introdus pentru a caracteriza stările obiectelor din microworld. iar mișcarea unui electron în câmpul potențial al nucleului unui atom este descrisă de ecuația staționară Schrödinger. U (r) = - potențial (Coulomb) energia electronului în câmpul nucleului; W este energia electronului din atom, care corespunde funcției de undă. în următoarele condiții: - funcția. trebuie să fie finită, continuă și lipsită de ambiguitate; - Derivați. / dx. / dy. dz trebuie să fie continuă; - funcție | 2 trebuie să fie integrat (adică integritatea dxdydz trebuie să fie finită). Având o formă U a funcției. se numesc funcții proprii. iar valorile corespunzătoare lui W sunt valorile proprii ale energiei. Setul de valori proprii formează spectrul energetic al electronului. Soluție ecuație staționară Schrödinger pentru un electron într-un domeniu Coulomb nuclear simetric central conduce la faptul că starea de electroni dintr-un atom este descris de un set de patru numere cuantice (n. L. M. S). Înțeles impuls unui electron din atom este cuantizată prin formula: L =, unde l = 0,1, ..., (n-1) nazyvaetsyaorbitalnym număr cuantic. În funcție de valoarea numărului cuantic orbital distinge între următoarele stări ale unui electron dintr-un atom - s-stat (l = 0), p-stat (l = 1), d-stat (l = 2), f-stat (l = 3). În mecanica cuantică, orbitele electronice dintr-un atom sunt tratate ca puncte geometrice de puncte. în care electronul este cel mai probabil să fie detectat. mișcare de electroni în spațiu de-a lungul orbitei închis dă naștere la un moment unghiular, vectorul de proiecție care LLZ direcția câmpului magnetic exterior poate lua numai valori discrete (spațială cuantizare puls orbitalnogomomenta) LLZ = mH, m = 0, ± 1, ± 2, ..., ± l este numărul magnetic cuantic.

Pentru atomii cu mai mulți electroni, principiul de bază al distribuției electronilor asupra statelor este principiul Pauli. în orice atom nu pot exista două electroni în stări identice. Acești doi electroni ar trebui să difere prin numărul cuantic al spinului. Numărul maxim de electroni într-o stare cu numere cuantice (n, l, m) este Z2 (n, l, m) = 2. Numărul maxim de electroni într-o stare cu numere cuantice (n, l) este Z3 (n, l) = 2 (2l + 1). Numărul maxim de electroni într-o stare cu un cuantum principal n este Z4 (n) =

Dispoziții de bază ale sistemului periodic: 1) Numărul secvenței determină numărul total de electroni din atomul unui element dat; 2) Distribuția electronilor într-un atom asupra stărilor de energie satisface principiul energiei minime a unui atom; 3) Stările energetice sunt ocupate în conformitate cu principiul Pauli.

O cochilie electronică (un strat electronic) este un set de stări electronice într-un atom cu aceeași valoare a numărului principal quantum n. La fiecare nivel, în conformitate cu principiul Pauli, pot exista doar doi electroni cu numerele cuantice de spin -1/2 și +1/2. Valoarea maximă a numărului cuantum principal care corespunde unei cochilii umplute parțial sau complet determină perioada sistemului periodic al elementelor în care este localizat acest element. Cochilia exterioară, care nu este complet umplută, se numește coajă de valență. iar electronii localizați pe el determină proprietățile fizico-chimice ale elementului. Numărul și compoziția electronilor din cochilia de valență este notată ca o formulă de valență. în care este indicat numărul de electroni pe fiecare subsol 2s 2p 3 (N). 3d 24s 2 (Ti). Electronii de Valence sunt numiți electroni s și p ai valenței. Acești electroni determină proprietățile chimice și optice ale atomilor. D-electronii din cochilia de valență determină tipul de latură cristalină pentru un element dat și proprietățile sale magnetice.


28. Diode și triode cu semiconductori.

Emisia termică este fenomenul emisiei de electroni de pe suprafața unui catod încălzit. Conductivitatea în vid este efectuată de termoelectroni. O diodă este o lampă cu două electrozi având un anod încărcat pozitiv și un catod încălzit încărcat negativ, prin care se formează emisia termică; servește la rectificarea curentului alternativ. Un triod este o lampă cu trei electrozi care are un anod, un catod încălzit și o rețea realizată sub forma unei spirale care înconjoară catodul; sunt folosite pentru a amplifica semnalele electrice. Toate solidele din proprietățile lor electrice sunt împărțite în următoarele grupuri:







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: