Bài viết dưới đây Thuonghieuviet chia sẻ tới bạn đọc về Sơ Đồ Tư Duy Chương 7 Vật Lý 12. Mời bạn đọc cùng theo dõi!
Nội Dung Sơ Đồ Tư Duy Chương 7 Vật Lý 12
Các nội dung chính có trong sơ đồ
- Bài 1: Trình bày định nghĩa về cấu tạo của hạt nhân, các loại phản ứng hạt nhân, lực liên kế và lực hạt nhân.
- Bài 2: Trình bày khái niệm và định luật phóng xạ, các dạng phóng xạ cũng như các định luật bảo toàn khác liên quan.
- Bài 3: Trình bày khái niệm và đặc điểm phân loại của phản ứng phân hạch và phản ứng nhiệt hạch. Các dạng năng lượng và các điều kiện, công thức khác có liên quan.
Kiến Thức Liên Quan – Sơ Đồ Tư Duy Chương 7 Vật Lý 12
Giới thiệu về hạt nhân nguyên tử
Hạt nhân nguyên tử là phần trung tâm của một nguyên tử, bao gồm các proton và neutron liên kết với nhau bởi các lực hạt nhân. Hạt nhân nguyên tử có thể được phân loại theo số proton và neutron của chúng, được gọi là số nguyên tử và số khối. Ví dụ, hạt nhân của nguyên tố hydro có số nguyên tử là 1 và số khối là 1, 2 hoặc 3, tương ứng với các đồng vị hydro, deuteri và triti.
Vật lý 12 là một môn học nâng cao trong chương trình giáo dục phổ thông Việt Nam, bao gồm các nội dung về hạt nhân nguyên tử, phản ứng hạt nhân, năng lượng hạt nhân và ứng dụng của năng lượng hạt nhân trong đời sống. Mục tiêu của môn học này là giúp học sinh nắm được các khái niệm cơ bản, các quy luật và các tính chất của hạt nhân nguyên tử, cũng như biết cách sử dụng các công thức tính toán liên quan đến hạt nhân nguyên tử.
Cấu tạo và kích thước của hạt nhân nguyên tử
Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo bởi hai loại hạt cơ bản là proton và neutron. Proton có điện tích dương bằng một đơn vị điện tích cơ bản e, trong khi neutron không có điện tích. Proton và neutron có khối lượng gần bằng nhau, khoảng 1,67 x 10-27 kg. Số proton trong một hạt nhân nguyên tử xác định loại nguyên tố mà nó thuộc về, còn số neutron xác định đồng vị của nguyên tố đó.
Kích thước của hạt nhân nguyên tử được đo bằng bán kính hạt nhân R. Bán kính hạt nhân có thể được xác định bằng các phương pháp thí nghiệm khác nhau, chẳng hạn như sự phản xạ của các tia alpha hay các electron trên bề mặt của hạt nhân.
Mô hình hạt nhân nguyên tử
Để giải thích các tính chất và hiện tượng của hạt nhân nguyên tử, các nhà vật lý đã đề xuất nhiều mô hình khác nhau, trong đó có hai mô hình quan trọng là mô hình hạt nhân bản chất và mô hình hạt nhân lớp.
Mô hình hạt nhân bản chất
Mô hình hạt nhân bản chất coi hạt nhân nguyên tử là một hệ thống các proton và neutron riêng biệt, tương tác với nhau bằng các lực hạt nhân. Lực hạt nhân là một loại lực cực mạnh, có phạm vi tác dụng rất ngắn, chỉ khoảng 10-15 m. Lực hạt nhân có hai đặc điểm chính là:
- Lực hạt nhân là lực đối xứng, tức là nó không phân biệt proton và neutron. Lực hạt nhân giữa hai proton, hai neutron hay một proton và một neutron đều có cùng độ lớn và cùng dấu.
- Lực hạt nhân là lực bão hòa, tức là nó chỉ phụ thuộc vào khoảng cách giữa hai hạt, không phụ thuộc vào số lượng các hạt khác xung quanh. Lực hạt nhân giữa hai hạt chỉ có ý nghĩa khi khoảng cách giữa chúng nhỏ hơn hoặc bằng bán kính của hạt nhân.
Mô hình hạt nhân bản chất có thể giải thích được các tính chất sau của hạt nhân nguyên tử:
- Kích thước của hạt nhân nguyên tử:
Theo mô hình này, kích thước của hạt nhân nguyên tử được xác định bởi phạm vi tác dụng của lực hạt nhân. Do lực hạt nhân là lực bão hòa, nên kích thước của hạt nhân nguyên tử không phụ thuộc vào số proton hay neutron, mà chỉ phụ thuộc vào số khối A. Điều này phù hợp với công thức ước lượng bán kính hạt nhân R = R0 A1/3.
- Năng lượng liên kết và ổn định của hạt nhân nguyên tử:
Theo mô hình này, năng lượng liên kết của hạt nhân nguyên tử là sự chênh lệch giữa khối lượng thực tế của hạt nhân và tổng khối lượng của các proton và neutron riêng biệt. Năng lượng liên kết càng cao, hạt nhân càng ổn định. Năng lượng liên kết của hạt nhân nguyên tử phụ thuộc vào cân bằng giữa hai loại lực hạt nhân: lực hút và lực đẩy. Lực hút là lực thu hút giữa các proton và neutron, làm cho hạt nhân nguyên tử gắn kết với nhau.
Lực đẩy là lực đẩy giữa các proton có cùng điện tích dương, làm cho hạt nhân nguyên tử bị nở ra. Khi số proton và neutron trong hạt nhân nguyên tử bằng nhau, lực hút và lực đẩy cân bằng nhau, năng lượng liên kết đạt giá trị cao nhất. Khi số proton hoặc neutron thay đổi, lực hút và lực đẩy mất cân bằng, năng lượng liên kết giảm xuống, hạt nhân nguyên tử trở nên không ổn định.
Mô hình hạt nhân lớp
Mô hình hạt nhân lớp coi hạt nhân nguyên tử là một hệ thống các proton và neutron được sắp xếp theo các lớp năng lượng khác nhau, tương tự như các electron trong vỏ nguyên tử. Mỗi lớp năng lượng có một số chỗ trống nhất định cho các proton hoặc neutron. Khi một lớp năng lượng được điền đầy các proton hoặc neutron, nó được gọi là một lớp đóng. Các proton và neutron trong một lớp đóng có năng lượng thấp và ổn định. Khi một lớp năng lượng chưa được điền đầy các proton hoặc neutron, nó được gọi là một lớp mở. Các proton và neutron trong một lớp mở có năng lượng cao và không ổn định.
Mô hình hạt nhân lớp có thể giải thích được các tính chất sau của hạt nhân nguyên tử:
- Số nguyên tố bán phong: Theo mô hình này, số nguyên tố bán phong là các số nguyên tố có số proton hoặc số neutron bằng với số chỗ trống của một lớp năng lượng. Các số nguyên tố bán phong là 2, 8, 20, 28, 50, 82 và 126. Các nguyên tố có số proton hoặc số neutron bằng với một trong các số nguyên tố bán phong có hạt nhân nguyên tử rất ổn định.
- Sự phân rã của các hạt nhân không ổn định: Theo mô hình này, sự phân rã của các hạt nhân không ổn định là quá trình chuyển dịch của các proton hoặc neutron từ một lớp năng lượng cao sang một lớp năng lượng thấp, để giảm thiểu năng lượng của hệ thống. Trong quá trình này, các proton hoặc neutron có thể phát ra các loại tia khác nhau, chẳng hạn như tia alpha, tia beta, tia gamma hay tia neutron. Sự phân rã của các hạt nhân không ổn định là nguồn gốc của các hiện tượng phóng xạ.
Năng lượng liên kết hạt nhân
Năng lượng liên kết hạt nhân là năng lượng cần thiết để phá vỡ một hạt nhân nguyên tử thành các proton và neutron riêng biệt. Năng lượng liên kết hạt nhân thể hiện mức độ ổn định của hạt nhân nguyên tử. Năng lượng liên kết hạt nhân có thể được tính bằng công thức sau:
E=(m−M)c2
Trong đó E là năng lượng liên kết hạt nhân, m là tổng khối lượng của các proton và neutron riêng biệt, M là khối lượng thực tế của hạt nhân nguyên tử, c là vận tốc ánh sáng trong chân không. Theo công thức này, năng lượng liên kết hạt nhân bằng sự chênh lệch giữa khối lượng thực tế và khối lượng lý thuyết của hạt nhân nguyên tử. Sự chênh lệch này được gọi là khối lượng thiếu hụt hay khối lượng phản ứng.
Năng lượng liên kết hạt nhân có thể được biểu diễn bằng đường cong năng lượng liên kết trung bình trên một nucleon (proton hoặc neutron). Đường cong này cho thấy sự thay đổi của năng lượng liên kết trung bình khi số khối A thay đổi.
ứng dụng của năng lượng hạt nhân.
Năng lượng hạt nhân là một nguồn năng lượng có nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, như sau:
- Sản xuất điện:
Năng lượng hạt nhân được sử dụng để chuyển đổi nhiệt sinh ra từ phản ứng phân hạch hạt nhân thành điện, bằng cách sử dụng tuabin và máy phát điện. Năng lượng hạt nhân có thể cung cấp điện ổn định, sạch và hiệu quả, giảm phụ thuộc vào các nguồn nhiên liệu hóa thạch. Hiện nay, có khoảng 450 nhà máy điện hạt nhân trên thế giới, sản xuất khoảng 10% tổng điện năng tiêu thụ
- Cải thiện cây trồng và tăng tài nguyên thế giới:
Năng lượng hạt nhân được sử dụng để tạo ra các đồng vị phóng xạ để đánh dấu các chất dinh dưỡng và nước trong cây trồng, giúp nghiên cứu về sinh trưởng, khả năng chịu hạn và chống bệnh của cây trồng. Ngoài ra, năng lượng hạt nhân cũng được sử dụng để tạo ra các biến đổi di truyền trong cây trồng, giúp tạo ra các giống cây mới có năng suất cao, chất lượng tốt và thích nghi với môi trường
- Kiểm soát dịch hại:
Năng lượng hạt nhân được sử dụng để tiêu diệt các loài côn trùng gây hại cho cây trồng và sức khỏe con người, bằng cách sử dụng kỹ thuật phóng xạ tiêu diệt hoặc kỹ thuật sinh sản không hiệu quả. Kỹ thuật này giúp giảm thiểu việc sử dụng các hóa chất độc hại và bảo vệ môi trường
- Bảo quản thực phẩm:
Năng lượng hạt nhân được sử dụng để bảo quản thực phẩm bằng cách sử dụng kỹ thuật bức xạ ion hóa. Kỹ thuật này giúp tiêu diệt các vi sinh vật gây ô nhiễm và bệnh tật trong thực phẩm, kéo dài thời gian bảo quản và duy trì chất lượng của thực phẩm
- Tăng nguồn nước uống:
Năng lượng hạt nhân được sử dụng để tạo ra nguồn nước uống từ nước biển hoặc nước mặn, bằng cách sử dụng kỹ thuật khử mặn bằng nhiệt. Kỹ thuật này giúp cung cấp nguồn nước sạch cho các khu vực thiếu nước hoặc khô hạn
- Sử dụng năng lượng hạt nhân trong y học:
Năng lượng hạt nhân được sử dụng để chẩn đoán và điều trị các bệnh lý trong y học, bằng cách sử dụng các đồng vị phóng xạ và các thiết bị y tế có chứa nguồn phóng xạ. Các đồng vị phóng xạ có thể được tiêm hoặc uống vào cơ thể của bệnh nhân, sau đó được theo dõi bằng các thiết bị hiện hình để xác định chức năng và bệnh lý của các cơ quan nội tạng. Các nguồn phóng xạ cũng có thể được sử dụng để tiêu diệt các tế bào ung thư bằng cách sử dụng kỹ thuật xạ trị
- Ứng dụng công nghiệp:
Năng lượng hạt nhân được sử dụng để kiểm tra và đo lường các thuộc tính của các vật liệu và sản phẩm trong công nghiệp, bằng cách sử dụng các kỹ thuật bức xạ truyền qua, tán xạ ngược, đồng vị xạ đánh dấu và phổ hồng ngoại. Các kỹ thuật này giúp kiểm tra chất lượng, độ dày, độ ẩm, mật độ, độ bền và độ bám dính của các vật liệu và sản phẩm mà không làm hỏng chúng
- Nó ít gây ô nhiễm hơn các loại năng lượng khác:
Năng lượng hạt nhân không thải ra khí nhà kính hay các chất gây ô nhiễm khác vào không khí, do đó giảm thiểu sự nóng lên toàn cầu và biến đổi khí hậu. Năng lượng hạt nhân cũng tiết kiệm được diện tích đất so với các loại năng lượng tái tạo như điện gió hay điện mặt trời
- Nó có thể được sử dụng cho các mục đích quân sự:
Năng lượng hạt nhân được sử dụng để tạo ra các vũ khí hạt nhân như bom nguyên tử hay bom nhiệt hạch, có sức công phá rất lớn. Năng lượng hạt nhân cũng được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các phương tiện quân sự như tàu ngầm, tàu chiến hay máy bay không người lái
- Nó có thể được sử dụng cho các mục đích khoa học:
Năng lượng hạt nhân được sử dụng để thực hiện các nghiên cứu về vật lý hạt nhân, vũ trụ học, sinh học và y sinh. Năng lượng hạt nhân cũng được sử dụng để tạo ra các nguồn phóng xạ cho các mục đích thí nghiệm và giáo dục
Bài viết trên là những chia sẻ của Thuonghieuviet về Sơ Đồ Tư Duy Chương 7 Vật Lý 12. Hi vọng bài viết hữu ích với bạn.