Thư Viện Công Thức Vật Lý

$X_3,X_4$ là hạt con sau phản ứng.

Bảo toàn năng lượng :

$m_1{c}^2+m_2{c}^2=m_3{c}^2+m_4{c}^2+Q+E_{\gamma }$

Q Năng lượng nhiệt sau phản ứng

$A$ số khối của hạt nhân

$Z$ số proton

$1 u=1,66.{10}^{-27} \left(kg\right)$

Khối lượng của hạt nhân gần bằng tổng khối lượng các hạt proton và neutron trong hạt nhân.

$X_3,X_4$ hạt nhân con sau phản ứng

Bảo toàn năng lượng

$$\begin{gathered} m_{x_1}{c}^2+m_{x_2}{c}^2+E_{\gamma }=m_{X_3}{c}^2+m_{X_4}{c}^2+Q \\ \Rightarrow E_{\gamma }=\left(m_{X_3}+m_{X_4}-m_{X_2}-m_{X_1}\right)c^2+Q \end{gathered}$$

Phản ứng tối thiểu $Q=0$

$$\begin{gathered} N_{con}=∆N_{me} \\ \Rightarrow \frac{m_{con}}{A_{con}}=\left(1-2^{\frac{-t}{T}}\right)\frac{m_{me}}{A_{me}} \end{gathered}$$

Theo định luật bảo toàn động lượng $A\to B+C$

$$\begin{gathered} \stackrel{\rightharpoonup }{0}=m_B{\overrightarrow{v}}_B+m_C{\overrightarrow{v}}_C \\ \to \left\{\begin{array}{l}{v}_B⇅ v_c\\ \frac{v_B}{v_C}=\frac{m_C}{m_B}\end{array}\right. \end{gathered}$$

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:

$Z_1+Z_2=Z_3+Z_4$ (các số $Z$ có thể âm)

2. Bảo toàn số nucleon (bảo toàn số khối $A$)

$A_1+A_2=A_3+A_4$ (các số $A$ luôn không âm)

Chú ý: Số hạt neutron $(A-Z)$ không bảo toàn.

3. Bảo toàn năng lượng toàn phần.

4.  Bảo toàn động lượng.

Phát biểu: Năng lượng liên kết riêng là thương số giữa năng lượng liên kết $W_{lk}$và số nucleon $A$ (số khối). Đại lượng này đặc trưng cho mức độ bền vững của hạt nhân.

Chú thích:

$W_{lkr}$: năng lượng liên kết riêng ($MeV/nuclôn$)

$W_{lk}$: năng lượng liên kết của hạt nhân $\left(MeV\right)$

$A$: số khối

Lưu ý:

- Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững.

- Các hạt nhân có $50<A<70$ gọi là các hạt nhân trung bình $\Rightarrow$rất bền vững.

- Năng lượng cần để tách một hạt khỏi 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:

$∆m$: độ hụt khối của hạt nhân $\left(u\right)$

$Z$: số proton

$A-Z$: số neutron

$m_p, m_n$: khối lượng của proton và neutron $\left(u\right)$

$m_X$: khối lượng của hạt nhân $\left(u\right)$

Trong đó:

$m_n\approx 1,0087u$

$m_p\approx 1,0072u$

$m_n>m_p>1 u>m_e$

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 $R$ $(\approx {10}^{-15}m)$.

Phát biểu: Để tính toán được khối lượng hạt nhân, người ta đã định nghĩa một đơn vị đo mới. Đơn vị này gọi là đơn vị khối lượng nguyên tử, kí hiệu là $u$.

Quy ước: Đơn vị $u$ có giá trị bằng $\frac{1}{12}$ khối lượng nguyên tử của đồng vị ${}_6{}^{12}C$.

$1\left(u\right)=1,66.{10}^{-27}\left(kg\right)$

Lưu ý: Các hạt nhân có khối lượng rất lớn so với khối lượng của electron; vì vậy khối lượng nguyên tử tập trung gần như toàn bộ ở hạt nhân.