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初中物理知識點(diǎn):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(fù)電
1、原子結(jié)構(gòu)
2、核能:質(zhì)子、中子依靠強(qiáng)大的核力緊密地結(jié)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?zhǔn)椒磻?yīng)。核反應(yīng)堆中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是可控的,原子彈的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是不加控制的。核電站利用核能發(fā)電,目前核電站中進(jìn)行的都是核裂變反應(yīng)。
(2)聚變:熱核反應(yīng)。氫彈爆炸的核聚變反應(yīng)是不可控的。
核裂變:
1、核裂變:把重核分裂成質(zhì)量較小的核,釋放出核能的反應(yīng)稱為核裂變。
2、核裂變的原理——鏈?zhǔn)椒磻?yīng):原子核持續(xù)裂變,并釋放出大量的核能。
3、應(yīng)用:原子彈、核電站的能量都來源于核裂變。
核聚變(熱核反應(yīng))
1、核聚變是產(chǎn)生核能的另一種方式。核聚變是較輕的原子核結(jié)合成為較重的原子核的一種反應(yīng)。
2、氘核和氚核結(jié)合成為氦核的聚變過程。這種核反應(yīng)也伴隨著釋放巨大的能量。
3、利用核聚變反應(yīng)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(yīng)。在太陽中,發(fā)生的就是熱核反應(yīng)。
核能,裂變,聚變的定義及應(yīng)用原理
1、核能:
定義:原子核在發(fā)生核反應(yīng)時(shí)所釋放出的能量。原子核是由質(zhì)子和中子組成的,它們結(jié)合得非常緊密,當(dāng)原子核發(fā)生分裂或聚變時(shí),會釋放出巨大的能量。
應(yīng)用:核能發(fā)電是核能的主要應(yīng)用之一。在核電站中,通過控制核裂變反應(yīng)的速率,可以將核能轉(zhuǎn)化為電能,為人類社會提供穩(wěn)定、清潔的能源。此外,核能還在醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)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(gè)或多個(gè)較輕的核片段的過程。這個(gè)過程伴隨著大量的能量釋放,同時(shí)還會產(chǎn)生中子和其他放射性物質(zhì)。
原理:裂變釋放能量是與原子核中質(zhì)量-能量的儲存方式有關(guān)。重核能夠分裂為較輕核(到鐵為止)的任何過程在能量關(guān)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(yīng)用:核裂變是目前廣泛應(yīng)用于核能產(chǎn)生和核武器的主要原理之一。在核能產(chǎn)生中,通過控制核裂變反應(yīng)的速率,可以實(shí)現(xiàn)核能的穩(wěn)定供應(yīng);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(gè)或多個(gè)輕核(如氫、氦等)在高溫和高壓條件下結(jié)合成一個(gè)更重的核的過程。這個(gè)過程能夠釋放出更多的能量,而且產(chǎn)生的放射性物質(zhì)相對較少。
原理:根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程E=mc,原子核發(fā)生聚變時(shí),有一部分質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量釋放出來。只要微量的質(zhì)量就可以轉(zhuǎn)化成很大的能量。兩個(gè)氫的原子核相碰,可以形成一個(gè)原子核并釋放出能量,這就是聚變反應(yīng)。
應(yīng)用:核聚變被認(rèn)為是一種清潔、高效的能源來源,但目前實(shí)現(xiàn)可控核聚變的技術(shù)還在研究中,面臨著諸多技術(shù)難題和挑戰(zhàn)。聚變能是核能利用的又一重要途徑,例如太陽發(fā)光發(fā)熱的能量就來源于核聚變。
核電站及核反應(yīng)堆:
1、構(gòu)成核反應(yīng)堆是產(chǎn)生核反應(yīng)的裝置,是核電站的核心。核反應(yīng)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(yīng)堆內(nèi)部發(fā)生核反應(yīng)產(chǎn)生熱量;用石墨或其他材料制成的減速劑使核反應(yīng)產(chǎn)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?zhǔn)椒磻?yīng)的速度,如果希望加快反應(yīng)速度就把控制棒拉出來一點(diǎn),希望降低反應(yīng)速度則推進(jìn)控制棒;冷卻劑在反應(yīng)堆中循環(huán)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(jī),再帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。
3、能量轉(zhuǎn)化過程核能→水和水蒸氣的內(nèi)能→蒸汽輪機(jī)的機(jī)械能→電能。
4、提示原子彈和核反應(yīng)堆巾發(fā)生的都是核裂變,它們的區(qū)別是:原子彈爆炸時(shí)發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是不加控制的;而通過核反應(yīng)堆,可將鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度加以控制,使其平穩(wěn)地釋放出大量核能。
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