Giáo án vạt lý - Tiết 89: phản ứng nhiệt hạch

TIẾT 89: PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH I. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU: Thế nào là phản ứng nhiệt hạch, điều kiện để có phản ứng nhiệt hạch. Học sinh hiểu được tầm quan trọng của việc điều khiển phản ứng này, vì sao gọi là phản ứng nhiệt hạch. Phương pháp: Diễn giảng, pháp vấn, gợi mở. II. CHUẨN BỊ: HS xem Sgk. III. TIẾN HÀNH LÊN LỚP: A. Ổn định: B. Kiểm tra: Phản ứng phân hạch dây chuyền? C. Bài mới: PHƯƠNG PHÁP NỘI DUNG * Học sinh nhắc lại: - Phản ứng nhiệt hạch là gì? - Ký hiệu: H2 1 ? H3 1 ? * Các phản ứng bên có thể viết lại như sau: D + D  T + p + 3,9 MeV D + T  He4 2 + n + 17,6 MeV Phản ứng nhiệt hạch (hay còn gọi là phản ứng kết hợp) là loại phản ứng hạt nhân khi thứ hai. Đó là quá trình tổng hợp hai hạt nhân nhẹ để tạo thành một hạt nhân nặng. Ví dụ: H2 1 + H2 1  He3 2 + n1 0 + 3,25 MeV D + D  He3 2 + n = 3,25 MeV… * Phản ứng nhiệt hạch, hay còn gọi là phản ứng kết hợp. Mà để kết hợp 2 hạt nhân, nghĩa là có lực hạt nhân xảy ra thì khoảng cách của 2 hạt phải là bao nhiêu? (=1fecmi  10-15m  10-14m) Vậy hạt nhân phải có động năng Wđ đủ lớn để thắng lực Coulomb. Nghĩa là nhiệt độ để gây ra phản ứng này phải rất lớn. Khi phản ứng này đã xảy ra (đã mồi) thì năng lượng phản ứng tỏa ra làm tăng nhiệt độ  phản ứng dây chuyền phát triển. * Lưu ý với học sinh: 1 gam hỗn hợp D + T nếu thực hiện được phản ứng nhiệt hạch thì năng lượng tỏa ra  7,6 tấn xăng. H2 1 + H3 1  He4 2 + n1 0 + 17,6 MeV Tuy một phản ứng kết hợp tỏa năng lượng bé hơn một phản ứng phân hạch, nhưng nếu tính theo khối lượng nhiên liệu thì phản ứng kết hợp tỏa năng lượng nhiều hơn. Phản ứng kết hợp rất khó xảy ra, chúng chỉ xảy ra ở nhiệt độ rất cao nên nó được gọi là phản ứng nhiệt hạch. Nguồn gốc của năng lượng Mặt trời là do phản ứng nhiệt hạch xảy ra bên trong lòng nó. Con người tạo được phản ứng nhiệt hạch ở dạng không kiểm soát được, đó là bom khinh khí (bom nhiệt hạch). Mục tiêu quan trọng của vật học hiện nay là thực hiện phản ứng nhiệt hạch dưới dạng kiểm soát được. Phản ứng nhiệt hạch sạch hơn phản ứng phân hạch, vì có ít cặn bã phóng xạ và bức xạ làm ô nhiễm môi trường. D. Củng cố: Nhắc lại: phản ứng nhiệt hạch Bài 4 – sgk trang 234 a. Tính năng lượng E của một phản ứng phương trình phản ứng: D2 1 + D2 1  T3 1 + p1 1 Khglg các hạt trước phản ứng: M0 = 2.mđược = 2.2,0136.u = 4,0272u Khối lượng các hạt sau phản ứng: M = mT + mp = 3,0136u + 1,0073.u = 4,0232u  năng lượng tỏa ra là: E = (M0 – M).C2 = (4.0,272.u – 4,0232.u)C2 = 0,0039.931 MeV.C2 = 3,363.MeV b. Tính năng lượng E của 1 kg nước: 1kg nước chứa 0,015% D2O => mD2O trong 1 kg nước là: ODm 2 = 15.10 -5kg = 15.10- 2g Số phân tử D2O có trong 15.10-2g D2O là: N = ODm 2 A N A = 15.10-2 20 10.023,6 23 = 4,51.1021 Mà một phân tử D2O có 2 nguyênt ử D để tạo nên một phản ứng kết hợp. Năng lượng do 15.10-2g D2O tạo thành là: E = N. E = 4,51.1021 . 3,63MeV = 2,62.109MeV E = 16,389.1021. 1,6.10-19.106 = 2,62.109J Năng lượng này tương đương khối lượng etxăng tỏa ra là: m = q E = 2,62. 46.10 10 6 9 = 57 (kg) E. Dặn dò: Tự ôn tập toàn chương BTVN: bài tập cuối chương – Sgk trang 239 + 240 Chuẩn bị tiết sau “Bài tập”