#1 слайд
Ядродағы нуклондардың байланыс энергиясы 11 сынып

1 слайд

#2 слайд
1. Атом құрылысының «планетарлық» моделін ұсынған ғалым кім? Қай жылы? (Ағылшын ғалымы Э.Резерфорд, 1911 жылы) 1. Атомның құрылысын кім айтып береді? (Атомның центрінде ядро орналасқан, электрондар ядро айналасында эллипстік орбита бойымен қозғалады.) 1. Электрон қалай белгіленеді? Заряды қандай? Массасы нешеге тең? ( -1 0 е, m е = 9,1*10 -31 кг) 2. Протон қалай белгіленеді? Заряды қандай? Массасы нешеге тең? ( 1 1 р , m p =1,6726 *10 -27 кг) 3. Нейтрон қалай белгіленеді? Заряды қандай? Массасы нешеге тең? ( 0 1 n , m n = 1,6749 *10 -27 кг) 4. Массалық сан дегеніміз не? Қалай белгіленеді, формуласы қандай? (А= Z+N) 5. Нуклон дегеніміз не? (Протон мен нейтронның жалпы санын нуклон дейміз.) 6. Химиялық элементтің ядросының белгіленуі? ( z A Х) 7. Изотоп дегеніміз не? (Z=Z, A≠A) 8. Изобара дегеніміз не? (Z ≠ Z, A = A)

2 слайд

#3 слайд
 І. Біз кез – келген химиялық элементтің атомының центрінде орналасқан ядро протондар мен нейтрондардан тұратынын білдік.  Біздер аттас зарядтардың бір –бірін тебетінін бұрыннан білеміз. Олай болса, ядро ішіндегі аттас протондар бір – бірін тебіп, неге ыдырап кетпейді деген сұрақ туады. Оларды ыдыратпай ядрода берік ұстап тұрған қандай күш?  Мүмкін протон мен нейтронды берік ұстап тұрған бүкіләлемдік тартылыс күші шығар деп пайымдау жасауға болады. Бірақ та, жүргізілген есептеулер, ядродағы екі протонның арасындағы тартылыс күші, олардың арасындағы F=k Кулондық тебіліс күшінен 10 36 есе кіші екенін көрсетті.  Атом ядросының тұрақтылығы табиғаты бөлек аса зор тартылыс күші бар екенін дәлелдейді. Ядродағы нуклондарды ыдырап кетуден сақтап, оның берік байланысын қамтамасыз ететін күштер ядролық күштер деп аталады.  Ядролық күшті сипаттайтын аналитикалық өрнек жоқ. Бірақ та, ядролық күштердің қасиеті жақсы зерттелген.

3 слайд

#4 слайд
1 Мыс: протонның центрінен 10 -15 м қашықтықта ядролық күштер кулондық күштен 35 есе, ал тартылыс күштен 10 38 есе қуатты болады. Сол себепті ядролық күштер күшті әрекеттесу күштері болып табылады. 2.Қысқа әрекетті күш – қысқа аралықта ядролық тартылыс күштері кулондық тебіліс күштерінен жүздеген есе артық болады, ал алыс аралықта ядролық күш әрекеттесулерге қатыспайды. 3. Зарядқа тәуелсіз - ядролық күш зарядтардың бар – жоғына, олардың таңбаларына тәуелді емес. Сондықтан ядродағы протондар мен протондар, нейтрондпр мен нейтрондар, протондар мен нейтрондар да бір – біріне тартыла береді. 4.Қаныққыш күштер – Ол нуклонның барлық нуклондармен емес, тек өзіне жақын көршілерімен ғана әрекеттесетінін көрсетеді. 5. Кулондық күштер қатарына жатпайды - Кулондық сияқты центрлік күштер қатарына жатпайды. Атом ядросындағы ең үлкен қарқынмен өтетін құбылыстарды басқаратын күштер. Олар элементар бөлшектер арасында күшті байланыс туғызады. Ядролық күштер қасиеттеріне тоқталайық:

4 слайд

#5 слайд
 ІІ. Нуклондардың ядродағы байланыс энергиясы.  М яp + N*m n  ∆М= Z*m p + N*m n - M я - масса ақауының формуласы;  Массалар ақауы деп – Ядролық тарту күшінің жұмысы есебінен нуклондардан атом ядросы түзілгенде пайда болатын массалар айырымын айтамыз.  Байланыс энергиясының формуласы:  Е б = ΔM*c 2 =( Z*m p + N*m n - M я )*c 2 немесе Е б =( Z*m Н + N*m n – M а )*c 2 ;  Атом ядросын түгелімен жеке нуклонға ыдырату үшін қажетті минимал энергияны- ядроның байланыс энергиясы дейміз.  Энергия үшін МэВ қолданылады:  Е б = ( Z*m p + N*m n - M я )*931,5 МэВ немесе Е б =( Z*m Н + N*m n – M а )*931,5 МэВ.  ∆М= Е б / c 2 .  Байланыс энергиясы өте ғаламат. Екі вагон тас көмірді жаққан кезде қанша энергия мөлшері бөлінсе, сутегінен 4 г гелий массасын түзу үшін сондай энергия бөлінеді. Барлық үлкен Әлем кеңістігінде, оның ішінде жер шарында, сутегі - ең көп таралған элементтердің бірі. Сондықтан физиктердің, барлық басқа мамандардың негізгі мақсаты сутегі энергиясын бейбіт мақсат үшін қолдану.

5 слайд

#6 слайд
ІІІ. Меншікті байланыс энергиясы деп ядроның байланыс энергиясының А массалық санға қатынасын, яғни бір нуклонға сәйкес келетін байланыс энергиясын айтады: Е м.б = Е б /А ; Нуклондардың меншікті байланыс энергиясы түрлі атом ядроларында бірдей емес. Ядродағы нуклондардың меншікті байланыс энергиясының массалық А санға тәуелділігі мына суретте көрсетілген. Массалық А санының артуына байланысты Е м.б 1 Н 2 – дейтерийдің ядросында 1,1 МэВ/нуклон мәнінен темірдің 26 Fe 56 изотопы үшін 8,8 МэВ/нуклон мәніне арта бастайды. Е м.б максимал болатын элементтердің ядролары ең тұрақты ядролар болып табылады. Енді массалық сан А артқанымен Е м.б кеми береді, мыс: уранның 92 U 238 изотопында 7,6 МэВ/нуклон. Жеңіл элементтердің Е м.б кемуі беттік құбылыстармен байланысты. Сондықтан ядроның ішіндегі нуклондармен салыстырғанда ядроның бетіндегі нуклондардың байланыс энергиясы аз. Ядро кіші болған сайын нуклондардың көпшілігі ядро бетіне жақын орналасады. Сол себепті жеңіл ядролардың меншікті байланыс энергиясы аз. Табиғатта жиі кездесетін және ядродағы протондардың немесе нейтрондардың саны киелі сандар деп аталатын 2,8,20,24,50,82,126 сандарына тең ядролар тұрақты болып келеді. Ал, егер протондардың да, нейтрондардың да сандары киелі сандарға тең болса, онда қосарланған киелі санды ядро аса тұрақты болады. Табиғатта ондай бес ядро бар: 2 He 4 , 8 O 16 , 20 Ca 40 , 24 Cr 48 , 82 Pb 208 . Меншікті байланыс энергиясы

6 слайд

#7 слайд
1. Ядродағы нуклондарды ыдырап кетуден сақтап, берік байланысын қамтамасыз ететін күштер А) Гравитациялық күштер; В) Ядролық күштер; С) Магниттік күштер; 2. Массалар ақауын есептейтін формула А) ΔM=Z*m p + N*m n –M я ; В) ΔM=Z(m p -m n ) –M я ; С) ΔM=(А-Z)*(m p + m n ) –M я ; 3. Байланыс энергиясының формуласы: А) Е б = ΔM*c 2 ; В) Е м.б = Е б /А ; С) Е=hν; 4. Меншікті байланыс энергиясының формуласы: А) Е= hν; В) Е б = ΔM*c 2 ; С) Е м.б = Е б /А ; 5. Киелі сандарға жататындар: А) 1; 10; 25; В) 3; 15;100; С) 2; 8; 20; 6. Қосарланған киелі санды ядролар: А) 2 He 4 ; 8 O 16 , 20 Ca 40 ; В) 3 Li 7 , 4 Be 9 , 26 Fe 56 ; С) 11 Na 23 , 29 Cu 64 , 47 Ag 108 ; Тест тапсырмалары

7 слайд

#8 слайд
Ядродағы нуклондарды ыдырап кетуден сақтап, оның берік байланысын қамтамасыз ететін күштер – ядролық күштер деп аталады. Ядролық күштер

8 слайд

#9 слайд
Ядроның массасы оны құрайтын нуклондардың массасынан әрқашан кіші. Олардың айырымы масса ақауы деп аталады. Масса ақауы  ΔМ-ді мына тұрде есептеуге болады: ΔМ=Z*m p+N*m n-M я Z – протондар саны (ядродағы протондар саны), m P – протонның массасы, N –  нейтрондар саны, m n – нейтронның массасы, М я – ядроның массасы. М я=А*1 м.а.б. А – массалық сан, Масса ақауы 1 м.а.б. = 1,6605406*10 -27 кг 1 м.а.б. = 931,5 МэВ 1 кг=6,023091*10 26 м.а.б.

9 слайд

#10 слайд
Негізгі тұрақтылар Элементар бөлшек белгі ленуі заряд ы Массасы, кг Массасы, м.а.б. Массасы, МэВ электрон -1 0 e -1 9,10939*10 -31 кг5,4858 м.а.б.0,511 МэВ Протон 1 1 p +1 1,6726*10 -27 кг 1,00728 м.а.б.938,27 МэВ Нейтрон 0 1 n 0 1,6749*10 -27 кг1,00866 м.а.б.939,56 МэВ 1 м.а.б. = 1,6605406*10 -27 кг 1 м.а.б. = 931,5 МэВ

10 слайд

#11 слайд
 Масса ақауының болуы ядроның құраушы бөлшектерін бөлу үшін өзара тартылыс күшін жеңу қажеттілігіне байланысты. Бұл күшті жеңу үшін энергия керек. Оны ядроның байланыс энергиясы деп атайды. Е байл = Δm*с 2 килограммен  Е байл = Δm*931,5 МэВ Мэв - пен  Мұндағы: ΔМ – масса ақауы, c –вакуумдағы жарық жылдамдығы. Энергия мен масса бір-біріне байланысты. Химиялық процестерде энергия кішкене массадан өндіріледі, ал ядролық реакцияларда массаның үлкен үлесінен шығарылады. Байланыс энергиясы

11 слайд

#12 слайд
Меншікті байланыс энергиясы деп ядроның байланыс энергиясының А массалық санға қатынасын, яғни бір нуклонға сәйкес келетін байланыс энергиясын айтады: Е м.б= Е б/А ; Табиғатта жиі кездесетін және ядродағы протондардың немесе нейтрондардың саны киелі сандар деп аталатын 2,8,20,24,50,82,126 сандарына тең ядролар тұрақты болып келеді. Ал, егер протондардың да, нейтрондардың да сандары киелі сандарға тең болса, онда қосарланған киелі санды ядро аса тұрақты болады. Табиғатта ондай бес ядро бар: 2He 4 , 8O 16 , 20Ca 40 , 24Cr 48 , 82Pb 208 . Меншікті байланыс энергиясы

12 слайд

#13 слайд
Берілгені:Шешуі  2) 5 11 В m p = 1,00728 маб M = ( Zm p + Nm n – М я ) m n = 1,00867 маб Z = 5A = 11 N=A-Z=6 M=? М я = 11,00656 маб M=(5 * 1,00728 + 6 * 1,00866 – 11,00 656) маб = 0,08186 м.а.б. 1 м.а.б. = 1,67 *10 -27 кг  Олай болса M = 0,08186*1,67*10 -27 кг = 0,136*10 -27 кг   35.2есеп 5 11 В ядросының масса ақауын килограммен және массаның атомдық бірлігімен есептеңдер.

13 слайд

#14 слайд
Берілгені: Шешуі: 1) 0 16 О М я = 15,99491 маб Е б =(Zm p + Nm n – М я ) * 931,5 МэВ mp = 1,00728 маб m n = 1,00866 маб Z = 8 A = 16 N = A – Z =8 Е б = ?  E б = (8*1,00728+8*1,00866- 15,99491)*931,5 МэВ = =( 8,05824+8,06928-15,99491) * 931,5 МэВ = 123,5 МэВ Оттек 8 16 О ядросының байланыс энергиясын табыңдар.

14 слайд

#15 слайд
Периодтық кестенің соңында орналасқан элемент ядросындағы бір нуклон үшін байланыс энергиясы кесте ортасындағы элемент ядросының байланыс энергиясынан аз болады. Сондықтан мынадай тұжырым жасауға болады: ауыр ядро екі орташа ауыр ядроға ыдырағанда, энергияның бір бөлігі сыртқа шығады. Бұл ядролық бөліну реакциясы деп аталады. Ядролық бөліну

15 слайд

#16 слайд
Деңгейі Тапсырмасы І Натрий 11 Na 23 ядросының құрамы қандай? ІІ Оттек 8 О 16 ядросының байланыс энергиясын табыңдар. ІІІ Магний 12 Мg 24 ядросының меншікті байланыс энергиясын табыңдар. Деңгейлік тапсырмалар

16 слайд

#17 слайд
А (Массалық сан) Е б (Байланыс энергиясы) Е м.б (Меншікті байланыс энергиясы 13 ? 7,47 МэВ/нуклон 2 2,23 МэВ ? ? 1801,6 МэВ7,57 МэВ/нуклон Белгісіз шаманы табу

17 слайд