النوى الكتلة الطاقة

النوى، الكتلة، الطاقة : الدرس الكامل

1.التكافئ كتلة – طاقة

• طاقة الكتلة :

خاصية :

تمثل الكتلة شكلا من أشكال الطاقة الكتلة.

طاقة الكتلة هي الطاقة التي يتوفر عليها كل جسم – حتى و لو كان في سكون بسبب كتلته فقط

و تعبيرها : 

حيث c سرعة انتشار الضوء :                                m.s^-1   c = 3.10⁸

إذا كان الجسم في حركة فإنه يتوفر علاوة على ذلك على طاقة حركية.

يترتب عن هذه العلاقة أن كل تغير يحصل في طاقة مجموعة يقابله تغير في كتلتها و العكس صحيح.

العلاقة بين التغيرين هي :      

على السلم الذري أو النووي يعبر عن الطاقة بوحدة مناسبة تسمى " الإلكترون – فولط" (eV)

أو مضاعفها " الميغا إلكترون – فولط" (MeV) :                                 

مثال :

طاقة الكتلة لبروتون كتلته       

2. طاقة الربط لنواة

• النقص الكتلي :

تعريف :

تجريبيا يلاحظ أن كتلة نواة الذرة هي دائما أصغر من مجموع كتل النويات المكونة لها. الفرق بينهما يسمى النقص الكتلي للنواة و تعبيره :   

حيث   m_x    :    كتلة النواة ,   m_{p   :}    كتلة بروتون   mn :    كتلة نوترون.

• طاقة الربط لنواة :

تعريف :

هي الطاقة اللازم منحها لنواة في حالة سكون لتفتيتها إلى نويات منفصلة و في سكون

و تعبيرها هو :  

عكسيا حين تتكون نواة انطلاقا من نويات منفصلة تتحرر الطاقة     

مثال :  

طاقة الربط لنواة الهليوم        هي : 

• طاقة الربط لنوية :

تعريف : 

طاقة الربط المتوسطة لنوية و تساوي النسبة التالية :  

طاقة الربط لنوية تمثل الطاقة الضرورية لانتزاع نوية واحد من النواة.

و تستعمل لمقارنة النويدات من حيث استقرارها :  كلما كانت مرتفعة كلما كانت النواة مستقرة أكثر.

مثال :

نواة الحديد 56 أكثر استقرار من نواة اليورانيوم 238.

3. الانشطار و الاندماج النوويات

• الانشطار النووي :

تعريف :

هو تفاعل نووي محرض خلاله تنقسم نواة ثقيلة و قابلة للانشطار إلى نواتين خفيفتين و ذلك تحت تأثير اصطدامها بنوترون طاقته الحركية لا تتعدي MeV  0.1  ) ما يسمى نوترونا حراريا). هذا التفاعل ناشر للطاقة.

• انشطار اليورانيوم 235 :

يعتبر اليورانيوم 235 النويدة الطبيعية الوحيدة القابلة للانشطار و معادلة الانشطار العامة هي :  

عموما العدد  k  يتراوح بين 1 و 3 نوترونات.

قانونا الانحفاظ يفرضان العلاقتين التاليتين :  

مثال :  

• التفاعل المتسلسل :

يمكن للنوترونات المنبعثة خلال انشطار أن تحدث بدورها انشطار نوى أخري. إذا كان عدد النوترونات المنبعثة خلال كل انشطار أكبر من 1 فإنه يحدث تفاعل متسلسل.

• الاندماج النووي :

تعريف :

هو تفاعل نووي محرض خلاله تندمج نواتان خفيفتان فتنتج نواة أثقل. و هو تفاعل ناشر للطاقة.

هذا التفاعل لا يحدث إلا عند درجة حرارة مرتفعة جدا ( 108K ) لذلك فهو يسمى تفاعلا نوويا حراريا.

مثال :  

اندماج نظائر الهيدروجين الذي هو مصدر طاقة الشمس.

4. حصيلة الكتلة و الطاقة

• الطاقة التي يحررها تفاعل نووي :

تعبيرها باستعمال تناقص الكتلة

الطاقة التي يحررها تفاعل نووي معادلته : 

مثال :  

لنحسب الطاقة التي يحررها تفاعل الاندماج ذو المعادلة :  

تعبيرها باستعمال طاقات الربط

ننجز مخططا طاقيا لتفاعل نووي معادلته :  

من هذا المخطط نستنتج مايلي :   

الطاقة التي يحررها تفاعل نووي معادلته :   

هي 

مثال : 

• أشكال الطاقة المحررة :

تظهر الطاقة التي يحررها تفاعل نووي على الأشكال التالية :

• طاقة حركية للنواتج ( معظمها يتحول إلى طاقة حرارية )
• طاقة إشعاعية ( طاقة الإشعاع ϒ).

 

التكافؤ كتلة طاقة

النوى الكتلة والطاقة:

[KGVID]https://kezakoo.com/wp-content/uploads/2017/11/الثانية-باك-علوم-فيزيائية-_-التحولات-النووية-درس-النوى-الكتلة-و-الطاقة-الجزء-الاول.mp4[/KGVID]

رابط المشاهدة على يوتيوب: https://youtu.be/sM8OLkfS8rg

تمارين التكافؤ كتلة طاقة