Energia Nucleară

Domeniu: Mecanică

Conține 1 fișier: doc

Pagini : 189 în total

Cuvinte : 39841

Mărime: 8.14MB (arhivat)

Publicat de: Alexandra Gheorghiu

Puncte necesare: 8

Descarcă acum

Cuprins Extras Bibliografie Preview

Extras din proiect

CAPITOLUL I

1. ENERGIA DE LEGĂTURĂ A NUCLEULUI

1.1. Consideraţii teoretice

La ora actuală se acceptă pentru un atom din orice substanţă o structură bazată pe modelul care presupune existenţa unui nucleu atomic şi a unui înveliş electronic.

Noţiunile de bază ale structurii atomului în general şi ale structurii nucleului în particular sunt următoarele:

 numărul atomic, Z, care reprezintă numărul de electroni din învelişul electronic, egal şi cu numărul de protoni din nucleu.

 numărul de masă, A, care reprezintă numărul de protoni şi neutroni din componenţa nucleului atomic (protonii şi neutronii se mai numesc nucleoni).

 unitatea de masă atomică, UMA, este egală cu 1/12 din masa atomului de carbon 12C, exprimată în grame. 1 UMA = 1,66 10 –27 kg.

 sarcina electrică elementară sau cuanta de electricitate, e = 1,6 10 –19 C. Această valoare corespunde sarcinii electrice a unei particule elementare. Astfel, un electron este încărcat cu o sarcină elementară negativă (-1,6 10 –19 C), iar un proton cu o sarcină elementară negativă (+1,6 10 –19 C).

 unitate de măsură a energiilor atomice numită electronvolt, eV, definită ca energia cinetică căpătată de un electron accelerat de o diferenţă de potenţial de un volt. Ca urmare, 1 eV = 1,6 10 –19 J.

Cu ajutorul acestor noţiuni se poate preciza că pentru o anumită substanţă X, notată simbolic , nucleul este format din Z protoni (a căror sarcini pozitive sunt compensate de sarcinile negative ale celor Z electroni din înveliş) şi din A-Z neutroni. De exemplu pentru doi izotopi ai uraniului se poate stabili: are 92 protoni, 92 electroni şi 143 neutroni, iar are 92 protoni, 92 electroni şi 146 neutroni.

Experimental, prin spectroscopie masică, s-au stabilit masele particulelor elementare la valorile:

 masa electronului me = 0,000544 UMA

 masa protonului mp = 1,007276 UMA

 masa neutronului mn = 1,008665 UMA

Ca urmare, numărul de masă A indică aproximativ masa nucleului substanţei respective (A reprezintă partea întreagă a sumei Z mp + (A-Z) mn ).

Nucleele cu acelaşi număr de ordine dar cu numere de masă diferite reprezintă izotopi ai aceleiaşi substanţe.

Energia de legătură a nucleului.

Menţinerea electronilor în jurul nucleului este explicată cu ajutorul forţelor coulumbiene (electrice) de atracţie între sarcinile negative ale electronilor şi cele pozitive ale protonilor din nucleu.

Aceste forţe nu pot explica însă cum protonii încărcaţi pozitiv pot fi menţinuţi în nucleul cu rază de aprox. 10 –14m, în ciuda forţelor coulumbiene de respingere.

Explicaţia stabilităţii nucleelor se bazează pe existenţa unor forţe nucleare de legătură, care acţionează atât între protoni şi neutroni, cât şi între particule de acelaşi fel – protoni sau neutroni.

Forţele nucleare de legătură sunt mai mari decât forţele coulumbiene de respingere a protonilor între ei, ceea ce explică modul de variaţie a potenţialului electric în zona nucleului, (fig. 1).

Dacă nu ar exista forţele de legătură, atunci pe măsura apropierii unei particule de nucleul în care se află particule cu aceeaşi sarcină, potenţialul U care se exercită asupra particulei respective ar creşte hiperbolic, tinzând la pentru r = 0.

Forţele atomice de legătură fac să apară însă o scădere de potenţial (groapă de potenţial) în interiorul nucleului.