النوى- الكتلة و الطاقة - bouchaib douah

‫الوحدة ‪/ 2‬جزء الفيزياء النووية‪ :‬النوى – الكتلة و الطاقة‪.‬‬
‫‪ - I‬الكتلة – الطاقة‬
‫‪- 1‬التكافؤ ‪ :‬كتلة‪ -‬طاقة‪.‬‬
‫أ ‪ -‬عالقة انشتاين ‪:‬‬
‫‪E = m.c2‬‬
‫‪m ‬كتلة مجموعة ‪/‬جسم في حالة سكون‪ .‬وحدتها ‪Kg‬‬
‫‪ c ‬سرعة الضوء في الفراغ‪ .‬وحدتها‪m/s.‬‬
‫‪ ‬كتلة الطاقة وحدتها )‪Joule ( J‬‬
‫ب ‪-‬تغير الكتلة و تغير الطاقة‪:‬‬
‫تغير الكتلة لمجموعة في سكون و ذلك عن طريق األشعاعات أو الحرارة ‪،‬‬
‫يصاحبه تغير في الطاقة للمجموعة بالمقدار ‪:‬‬
‫‪ΔE = Δm . c2‬‬
‫ندرس حالتين ‪:‬‬
‫حالة فقدان الطاقة مع الوسط الخارجي ‪.‬‬
‫‬‫ ‪Δm>0‬حالة اكتساب الطاقة مع الوسط الخارجي‪.‬‬‫‪- 2‬وحدات الطاقة و الكتلة‪.‬‬
‫في السلم الذري ‪ ،‬وحدة الجول يبقى كبيرة جدا و لم تعد صالحة للتطبيق ‪ .‬نستخدم‬
‫الوحدة اإللكترون‪ -‬فولط‪.‬‬
‫‪1 MeV = 106 eV = 1,60.10-13 J.‬‬
‫و ‪1 eV= 1,60.10-19 J‬‬
‫تمرين تطبيقي ‪:‬‬
‫أحسب طاقة الكتلة لبروتون بالوحدات التالية ‪ :‬اإللكترون‪-‬فولط‬
‫)‪ (eV‬و الميغا إلكترون‪ -‬فولط )‪ . ( MeV‬حيث كتلة البروتون‬
‫هي ‪.mp = 1,67.10-27 kg‬‬
‫ملحوظة ‪ :‬في هذا السلم ‪ ،‬وحدة الكيلوغرام لم تعد صالحة للتطبيق أيضا فنستعمل وحدة‬
‫الكتلة الذرية ‪ ،‬حيث ‪:‬‬
‫‪12‬‬
‫‪-3‬‬
‫‪23‬‬
‫‪1 u = M( 6C ) / ( 12 NA ) = 12,0.10 / (12 x 6,02.10 ) = 1,67.10-27 kg‬‬
‫‪- II‬‬
‫طاقة الربط لنواة ‪:‬‬
‫‪- 1‬النقص الكتلي لنواة ‪:‬‬
‫كتلة نواة ذرة أصغر من كتلة مجموع النويات ( البروتونات و النوترونات)‬
‫المكونة لهذه النواة و نكتب ‪mnoyau < Z.mp + (A-Z).mn:‬‬
‫الفرق يسمى التناقص الكتلي لنواة ‪.‬‬
‫) ‪Δm = Z.mp + (A - Z).mn - mnoyau ( Δm > 0‬‬
‫‪www.bouchaibdouah.sitew.com‬‬
‫الوحدة ‪/ 2‬جزء الفيزياء النووية‪ :‬النوى – الكتلة و الطاقة‪.‬‬
‫تمرين تطبيقي ‪:‬‬
‫أحسب النقص الكتلي لنواة الهيليوم ‪ ،‬حيث المعطيات التالية ‪:‬‬
‫‪mn=1,67496.10-27 kg , mp = 1,67265.10-27 kg‬‬
‫‪m(42He) =6,6447.10-27 kg‬‬
‫‪- 2‬طاقة الربط لنوية ‪ :‬طاقة الربط لنوية هي الطاقة الالزم منحها من الوسط‬
‫الخارجي لنواة في حالة سكون لفصل نواياتها و تبقى هذه األخيرة في حالة‬
‫سكون‪ .‬و نكتب‪:‬‬
‫‪2‬‬
‫‪El = Δm.c‬‬
‫ملحوظة ‪ :‬إذا تشكلت النواة من نويات في تستقبل الطاقة من الوسط الخارجي و لهذا‬
‫‪E = |Δm|.c2‬‬
‫نكتب ‪:‬‬
‫تمرين تطبيقي ‪ :‬أحسب طاقة الربط لنواة الهيليوم ‪.‬‬
‫‪- 3‬طاقة الربط بالنسبة لنوية ‪:‬‬
‫نعرف هذه الطاقة بالعالقة الرياضية التالية‪:‬‬
‫‪E A = E1 / A‬‬
‫وحدتها هي الميغا إلكترون‪ -‬فولط )‪.( MeV‬‬
‫تمرين تطبيقي ‪ :‬أحسب طاقة الربط بالنسبة لنوية لنواة الهيليوم‪.‬‬
‫ملحوظة ‪ :‬طاقة الربط بالنسبة لنوية تمكننا من مقارنة االستقرار بين النوى‪.‬‬
‫كلما كانت قيمة طاقة الربط بالنسبة لنوية كبيرة ‪ ،‬كلما كانت النواة أكثر استقرارا‪.‬‬
‫‪www.bouchaibdouah.sitew.com‬‬
‫الوحدة ‪/ 2‬جزء الفيزياء النووية‪ :‬النوى – الكتلة و الطاقة‪.‬‬
‫‪ - III‬الحصيلة الطاقية ‪:‬‬
‫‪ - 1‬الحالة العامة ‪:‬‬
‫أي تفاعل نووي يمكن نمذجته بالمعادلة التالية ‪:‬‬
‫‪A1‬‬
‫‪A2‬‬
‫‪A3‬‬
‫‪A4‬‬
‫‪Z1X1 + Z2X2 → Z3X3 + Z4X4‬‬
‫من خالل عالقة‬
‫تغير الطاقة و تغير الكتلة نكتب ‪:‬‬
‫)‪ Δm = (m3+m4)-(m1+m2‬و ) ‪ΔE = El1+El2 – (El3+El4‬‬
‫‪- 2‬التفاعالت النووية التلقائية ‪:‬‬
‫أ ‪ -‬التفاعل النووي ‪: α‬‬
‫‪4‬‬
‫‪+ 2He‬‬
‫‪Z-2Y‬‬
‫‪A-4‬‬
‫→‬
‫‪A‬‬
‫‪ZX‬‬
‫الطاقة الممنوحة للوسط الخارجي ‪:‬‬
‫‪ΔE = [m(A-4Z-2Y) + m(42He) - m(AZX)] . c2‬‬
‫تمرين تطبيقي ‪ :‬أحسب الطاقة النووية الناتجة عن تفتت عنصر الراديوم ‪ 222‬إلى‬
‫نواة الرادون ‪ . 222‬نعطي ‪:‬‬
‫‪m(22688Ra)=225,9770 u, m(22286Rn)=221,9702 u,‬‬
‫) ‪m(42He) = 4,0015 u, ( 1 u = 931,5 MeV/c2‬‬
‫ب – التفاعل النووي التلقائي  ‪:‬‬
‫‪→ AZ+1Y +0-1e‬‬
‫معادلة التفاعل ‪:‬‬
‫‪A‬‬
‫‪ZX‬‬
‫تمرين تطبيقي ‪:‬‬
‫الكوبالط ‪ 26‬يتفتت ليعطي النيكل ‪ . 26‬أكتب معادلة التفتت حسب المعطيات التالية‪:‬‬
‫‪) = 5,49.10-4 u‬‬
‫‪-1e‬‬
‫‪0‬‬
‫(‪m(6027Co) = 59,9190 u , m(6028Ni) = 59,9154 u , m‬‬
‫ج – معادلة النشاط اإلشعاعي  ‪:‬‬
‫‪→ AZ-1Y +0+1e‬‬
‫‪A‬‬
‫‪ZX‬‬
‫‪www.bouchaibdouah.sitew.com‬‬