Атомна енергетика Ядерна модель будови атома. Постулати Бора, Документ

06.09.2015

Атомна енергетика Ядерна модель будови атома. Постулати Бора

Тема: Атомна енергетика

Ядерна модель будови атома. Постулати Бора.

Після відкриття електрона стало зрозумілим, що атом має складної-ву структуру. Кількома вченими були запропоновані різними-ні теоретичні моделі. Найбільш цікавою видалася мно-гим модель Дж. Томсона «пудинг з родзинками».

Учень Томсона, Е. Резерфорд, проводячи експерименти, зробив відкриття: атом влаштований так само, як Сонячна система: в центрі його знаходиться позитивно заряджене ядро, а навколо нього вра-щаются по своїх орбітах негативно заряджені електрони. Заряд ядра атома дорівнює заряду електронної оболонки, тільки з-ратним знаком.

Ядерна модель атома виявилася дуже витонченою і набагато бо-більш простий, ніж модель Томсона.

Про результати своїх досліджень Резерфорд повідомив в лютому 1911 року. Восени того ж року відбувся конгрес у Брюсселі, на якому були всі видатні фізики Європи: М. Планк, А. Пу-анкарі, А. Ейнштейн. X. Лоренц, Ст. Нернст. Був запрошений і Резерфорд. Але світ науки не прийняв модель атома Резерфорда, так як всі вважали, що таким, яким його описував Резерфорд, атом існувати не міг; ще в 1905 році німецький фізик Вин говорив про неможливість такої моделі, так як вона нестійка. Адже обертаються

навколо ядра електрони повинні володіти доцентровим прискоренням, а будь-прискорено рухається заряд (відповідно до класичної електродинаміки) повинен безупинно випромінювати електромагнітАтомна енергетика Ядерна модель будови атома. Постулати Бора, Документ
ві хвилі. Втрачаючи енергію на випромінювання, електрони повинні по спіралі впасти на ядро, і атом як тако-вої повинен був би перестати існувати.

чи Знав про це Резерфорд? Звичайно, знав. Але результати екс-периментов говорили про те, що атом влаштований саме так. Пояснити-нитка виникле протиріччя в той час він не міг. Тому в сво-їй основоположною роботі в 1911 році лише коротко зауважив: «Питання про стійкість атома розглянутого будови немає потреби обговорювати на цьому етапі, так як стійкість, несо-мненно, залежить від тонкощів будови атома і від руху його заряджених частинок».

ПОСТУЛАТИ БОРА

У 1912 році в Манчестер до Резерфорду приїхав молодий дат-ський фізик Нільс Бор. Пробувши в Манчестері близько чотирьох міся-ців, Бор «захворів» атомом. Постійно і болісно розмірковуючи над проблемою стійкості атома. Бор прийшов до переконання, що «це питання просто неможливо вирішити за допомогою вже відомих-вих правил». Бор зрозумів, що не всі закони класичної фізики застосовні до явищ атомних масштабів і що для опису властивостей атомів потрібна нова теорія, що враховує квантові уявлення. Ще до Бору спробу врахувати в теорії атома ці уявлення вжив австрійський фізик А.с Гааз, але був ви-сміян колегами. На відміну від Гааза Бор спирався на ядерну мо-дель будови атома і застосував формулу Планка не до всієї енер-гії атома, а лише до її зміни в процесі випромінювання і погло-щення світла. Принципово новим в теорії Бора було те, що він допустив існування в атомі таких станів, в яких дви-жущиеся з прискоренням електрони не випромінюють електромагнітних хвиль. Так, існування таких станів суперечило законам класичної електродинаміки. Але замість того, щоб відмовитися через це від планетарної моделі (як надходили інші фізики). Бор вважав самі ці закони несправедливими в області атомних яв-лений. І після кількох місяців роботи Бор у 1913 році опуб-радів свою квантову теорію атома . Основу цієї теорії з-ставляют три постулату .

Атомна енергетика Ядерна модель будови атома. Постулати Бора, Документ
I постулат. атом може знаходитись не в усіх станах, до-пускають класичної фізикою, а тільки в особливих квантових (або стаціонарних станах, кожному з яких відповідає своя певна енергія Е п . В стаціонарному стані атом

не випромінює.

II постулат. при переході атома з одного стаціонарного стану в інший випромінюється або поглинається квант світла з енергією h?, рівною різниці енергій стаціонарних станів: Атомна енергетика Ядерна модель будови атома. Постулати Бора, Документ

III постулат. в стаціонарному стані електрон може рухатися тільки по такій «дозволеної» орбіті, радіус якої задовольняє умові:

n — номер квантового стану (n= 1,2,3.ru/images/527/1052997/a1d03195.gif» />

Закон радіоактивного розпаду.

Як і будь-яка квантова система, радіоактивне ядро подчи-з’єднування імовірнісним законам, і розпад кожного окремого ядра є абсолютно випадковим подією.

Період напіврозпаду — проміжок часу, протягом кото-рого вихідне число радіоактивних ядер в середньому зменшується вдвічі.

Позначається буквою Т.

У кожного виду ядер період напіврозпаду є строго визна-діленої величиною. Досліди з радіоактивними речовинами поки-довели, що ніякі зовнішні умови (зміни агрегатного перебуваючи-ня, нагрівання до високих температур, великі тиску тощо) не впливають на характер і швидкість розпаду.

Атомна енергетика Ядерна модель будови атома. Постулати Бора, Документ
— закон радіоактивного розпаду,

N — число нераспавшихся ядер за проміжок часу t . Закон є статистичним і справедливий лише при доста-точно великому числі радіоактивних ядер.

? = 1,44 Т — середній час життя ядра даного елемента.

= Атомна енергетика Ядерна модель будови атома. Постулати Бора, Документ
— активність радіоактивної речовини; показує, скільки радіоактивних розпадів відбувається в цьому речовині за одиницю часу.

В СІ одиниця [А] = 1 Бк (беккерель).

1 Бк дорівнює активності такого радіоактивної речовини, в кото-ром за 1 с відбувається 1 розпад.

Ізотопна хронологія — визначення віку гірських порід, мінералів, слідів древніх людських культур і в цілому Землі з накопичення в них продуктів розпаду радіоактивних ізотопів.

— Свинцевий метод: кінцевим продуктом розпаду урану-238 U є свинець 206 Рb. Це призводить до того, що в будь-якому зразку вміст урану буде зменшуватися з плином часу, а свинцю збільшуватися.

— Радіовуглецевий метод. Застосовують для оцінки віку об’єктів в межах 60 000 років. Вимірявши в тій чи іншій знахідку органічного походження зміст радиоуглерода 14, пе-період напіврозпаду якого 5700 років, можна визначити і вік цієї знахідки.

Ядерні реакції.

Ядерні реакції — перетворення атомних ядер в результаті взаємодії один з одним або з якимись елементарними частинками.

Символічна запис ядерної реакції:

де X Y — атомні ядра, а b — елементарні частинки або прості ядра (типу ?-частинки або дейтрона).

Вхідний канал — вихідні частинки, що беруть участь в ядерній реакції (а + X ).

Вихідний канал — сукупність утворилися частинок ( Y + b).

Енергетичний вихід ядерної реакції, або енергія реактора-ції Q , — різниця кінетичної енергії кінцевого і початкового станів частинок, що беруть участь в ядерній реакції: Q = Е ‘- Е .

Екзотермічна реакція — Q > 0;

Ендотермічна реакція — Q < 0.

Перша ядерна реакція була здійснена Резерфордом у 1919 році.

Ядерні реакції можуть протікати як у природі (у надрах зірок), так і в лабораторних умовах.

Джерелами частинок можуть служити радіоактивні препарати, космічні промені, ядерні реактори і прискорювачі заряджених часток.

Використання ядерної реакції.

Термоядерні реакції.

Термоядерні реакції — ядерні реакції між легкими атомними ядрами, що протікають при дуже високих температурах (близько 10 8 До і вище).

Сюди відносяться реакції термоядерного синтезу, тобто реакції, в яких з легких ядер синтезуються більш важкі, наприклад, дейтерій-фитиевая реакція.

Необхідні умови для термоядерної реакції:

величезна кінетична енергія взаємодіючих ядер;

температура суміші реагуючих речовин порядку сотень мільйонів градусів.

Енергетичний вихід термоядерної реакції визначається за формулою: Q = Е’ св ,- Е св .

В даний час вдалося здійснити лише неуправляе-мую реакцію термоядерного синтезу вибухового типу у водневій бомбі. Перша в світі воднева бомба була створена в СРСР, і 12 серпня 1953 року був здійснений її вибух. Це буквально оші-ломило весь світ.

Зараз в арсеналах різних країн накопичено вже понад 50 тисяч водневих бомб. Ядерна зброя представляє величезну загрозу для всього людства; вибух однієї тільки бомби потужністю 20 Мт знищить все живе на Землі на відстані 140 километ-рів від епіцентру. Тому народи багатьох країн борються за-прещение ядерної зброї при поступовому знищенні того, що вже накопичено.

Але ядерні вибухи можуть бути використані не тільки в під-енных, але і в мирних цілях. Наприклад, підземні вибухи з іс-користуванням ядерного заряду застосовували при крупномасштаб-вих гірничих роботах, для видобутку корисних копалин, створення в глибині пластичних порід спеціальних резервуарів-сховищ. Тер-моядерные реакції відіграють дуже важливу роль у багатьох астрофізичних явищ. Саме ними зумовлена походження-ня різних хімічних елементів у природі.

Короткий опис статті: атомна енергетика Після відкриття електрона стало зрозумілим, що атом має складну структуру. Кількома вченими були запропоновані різні теоретичні моделі. Найбільш цікавою видалася багатьом модель Дж. атома, реакції, ядер, стані, більше, ядерні, Документи

Джерело: Атомна енергетика Ядерна модель будови атома. Постулати Бора — Документ

Також ви можете прочитати