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初中物理知識點:核能,裂變,聚變
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核能和獲得核能的途徑:
核外電子:帶負電
1、原子結構
2、核能:質子、中子依靠強大的核力緊密地結合存一起,一旦使原子分裂或聚合,就可能釋放出驚人的能量,這就是核能。
3、目前獲得核能有兩條途徑:核裂變、核聚變。
(1)裂變:鏈式反應。核反應堆中的鏈式反應是可控的,原子彈的鏈式反應是不加控制的。核電站利用核能發電,目前核電站中進行的都是核裂變反應。
(2)聚變:熱核反應。氫彈爆炸的核聚變反應是不可控的。
核裂變:
1、核裂變:把重核分裂成質量較小的核,釋放出核能的反應稱為核裂變。
2、核裂變的原理——鏈式反應:原子核持續裂變,并釋放出大量的核能。
3、應用:原子彈、核電站的能量都來源于核裂變。
核聚變(熱核反應)
1、核聚變是產生核能的另一種方式。核聚變是較輕的原子核結合成為較重的原子核的一種反應。
2、氘核和氚核結合成為氦核的聚變過程。這種核反應也伴隨著釋放巨大的能量。
3、利用核聚變反應也能制造核武器。氫彈就是利用核聚變原理制造的一種威力比原子彈還要大的核武器。
4、核聚變需要超高溫度,因此核聚變也被稱作熱核反應。在太陽中,發生的就是熱核反應。
核能,裂變,聚變的定義及應用原理
1、核能:
定義:原子核在發生核反應時所釋放出的能量。原子核是由質子和中子組成的,它們結合得非常緊密,當原子核發生分裂或聚變時,會釋放出巨大的能量。
應用:核能發電是核能的主要應用之一。在核電站中,通過控制核裂變反應的速率,可以將核能轉化為電能,為人類社會提供穩定、清潔的能源。此外,核能還在醫療、軍事等領域有著廣泛的應用。
2、核裂變:
定義:重核(如鈾、钚等)被撞擊或吸收中子后分裂成兩個或多個較輕的核片段的過程。這個過程伴隨著大量的能量釋放,同時還會產生中子和其他放射性物質。
原理:裂變釋放能量是與原子核中質量-能量的儲存方式有關。重核能夠分裂為較輕核(到鐵為止)的任何過程在能量關系上都是有利的。如果較重元素的核能夠分裂并形成較輕的核,就會有能量釋放出來。
應用:核裂變是目前廣泛應用于核能產生和核武器的主要原理之一。在核能產生中,通過控制核裂變反應的速率,可以實現核能的穩定供應;而在核武器中,通過迅速釋放大量的裂變能量,可以造成毀滅性的爆炸。此外,核裂變還用于放射性治療,如放射性碘-131可以用于治療甲狀腺癌,放射性鈷-60用于腫瘤放射治療。
3、核聚變:
定義:兩個或多個輕核(如氫、氦等)在高溫和高壓條件下結合成一個更重的核的過程。這個過程能夠釋放出更多的能量,而且產生的放射性物質相對較少。
原理:根據愛因斯坦質能方程E=mc,原子核發生聚變時,有一部分質量轉化為能量釋放出來。只要微量的質量就可以轉化成很大的能量。兩個氫的原子核相碰,可以形成一個原子核并釋放出能量,這就是聚變反應。
應用:核聚變被認為是一種清潔、高效的能源來源,但目前實現可控核聚變的技術還在研究中,面臨著諸多技術難題和挑戰。聚變能是核能利用的又一重要途徑,例如太陽發光發熱的能量就來源于核聚變。
核電站及核反應堆:
1、構成核反應堆是產生核反應的裝置,是核電站的核心。核反應堆一般由鈾棒(核材料)、減速劑、控制棒、冷卻劑、熱交換器和屏蔽物(水泥)等組成。
2、原理它的基本工作原理是這樣的:核材料在反應堆內部發生核反應產生熱量;用石墨或其他材料制成的減速劑使核反應產生的中子減速以提高核裂變的效率;控制棒的下部為阻擋中子的材料,用來控制鏈式反應的速度,如果希望加快反應速度就把控制棒拉出來一點,希望降低反應速度則推進控制棒;冷卻劑在反應堆中循環以將熱量帶入熱交換器;水在熱交換器中被加熱成為蒸汽以輸出用于推動汽輪機,再帶動發電機發電。
3、能量轉化過程核能→水和水蒸氣的內能→蒸汽輪機的機械能→電能。
4、提示原子彈和核反應堆巾發生的都是核裂變,它們的區別是:原子彈爆炸時發生的鏈式反應是不加控制的;而通過核反應堆,可將鏈式反應的速度加以控制,使其平穩地釋放出大量核能。
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