1. Lực hạt nhân.
Khái niệm: Lực hút giữa các nucleon trong hạt nhân để hạt nhân bền vững được gọi là lực hạt nhân.
Lực hạt nhân không có cùng bản chất với lực tĩnh điện hay lực hấp dẫn. Lực này cũng được gọi là lực tương tác mạnh.
Lực hạt nhân chỉ phát huy tác dụng trong phạm vi kích thước hạt nhân .
2. Năng lượng liên kết của hạt nhân.
Phát biểu: Năng lượng liên kết của một hạt nhân được tính bằng tích của độ hụt khối của hạt nhân với thừa số .
Năng lượng liên kết là năng lượng tỏa ra khi kết hợp các nucleon thành hạt nhân, còn gọi là năng lượng tối thiểu để phá vỡ hạt nhân.
Chú thích:
: năng lượng liên kết của hạt nhân
: độ hụt khối của hạt nhân ,
hệ số tỉ lệ, với là tốc độ ánh sáng trong chân không.
3. Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân.
Phát biểu: Năng lượng liên kết riêng là thương số giữa năng lượng liên kết và số nucleon (số khối). Đại lượng này đặc trưng cho mức độ bền vững của hạt nhân.
Chú thích:
: năng lượng liên kết riêng
: năng lượng liên kết của hạt nhân
: số khối
Lưu ý:
- Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững.
- Các hạt nhân có gọi là các hạt nhân trung bình rất bền vững.
4. Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân.
Phát biểu: Có 2 loại phản ứng hạt nhân:
- Phản ứng hạt nhân tự phát (quá trình phóng xạ).
- Phản ứng hạt nhân kích thích (quá trình phân hạch,...)
Tương tự như các quá trình tương tác cơ học của các hạt, các phản ứng hạt nhân cũng tuân theo các định luật bảo toàn.
1. Bảo toàn điện tích:
(các số có thể âm)
2. Bảo toàn số nucleon (bảo toàn số khối )
(các số luôn không âm)
Chú ý: Số hạt neutron không bảo toàn.
3. Bảo toàn năng lượng toàn phần.
4. Bảo toàn động lượng.
5. Độ hụt khối của hạt nhân.
Phát biểu: Khối lượng của một hạt nhân luôn nhỏ hơn tổng khối lượng của các nucleon tạo thành hạt nhân đó. Độ chênh giữa hai khối lượng đó được gọi là độ hụt khối của hạt nhân.
Chú thích:
: độ hụt khối của hạt nhân
: số proton
: số neutron
: khối lượng của proton và neutron
: khối lượng của hạt nhân
Trong đó:
6. Bảo toàn động lượng trong phản ứng hạt nhân.
Chú thích:
: khối lượng của các hạt thành phần trước khi xảy ra phản ứng hạt nhân, lần lượt ứng với
: khối lượng của các hạt thành phần sau khi xảy ra phản ứng hạt nhân, lần lượt ứng với
Đơn vị tính: .
Lưu ý:
Với
Với
Trường hợp đặc biệt:
7. Bảo toàn năng lượng toàn phần trong phản ứng hạt nhân.
Với
Chú thích:
: khối lượng của các hạt thành phần trước khi xảy ra phản ứng hạt nhân, lần lượt ứng với và động năng
: khối lượng của các hạt thành phần sau khi xảy ra phản ứng hạt nhân, lần lượt ứng với và động năng
Đơn vị tính của
8. Liên hệ giữa động lượng và động năng.
Chứng minh:
Chú thích:
: động lượng ứng với hạt có vận tốc và khối lượng
: động năng ứng với hạt có vận tốc và khối lượng
9. Động năng của các hạt thành phần sau phản ứng hạt nhân.
Chú thích:
là các hạt thành phần trước phản ứng hạt nhân.
là các hạt thành phần sau phản ứng hạt nhân.
là năng lượng của phản ứng hạt nhân
lần lượt là khối lượng và động năng tương ứng.
10. Tỉ lệ % năng lượng tỏa ra chuyển thành động năng của các hạt thành phần sau phản ứng hạt nhân.
Chú thích:
là các hạt thành phần trước phản ứng hạt nhân.
là các hạt thành phần sau phản ứng hạt nhân.
là năng lượng của phản ứng hạt nhân
lần lượt là khối lượng và động năng tương ứng.
11. Các công thức tính năng lượng của phản ứng hạt nhân.
Quy ước:
thì phản ứng tỏa năng lượng.
thì phản ứng thu năng lượng.