Skip to main content
Global

10: Fizikia nyuklia

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    175538

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Katika sura hii, tunasoma muundo na mali ya kiini cha atomiki. Kiini kiko katikati ya atomu, na kina protoni na nyutroni. Uelewa wa kina wa kiini husababisha teknolojia nyingi za thamani, ikiwa ni pamoja na vifaa hadi sasa miamba ya kale, ramani ya silaha za galactic za Milky Way, na kuzalisha nguvu za umeme.

    • 10.1: Utangulizi wa Fizikia ya nyuklia
      Jua ni chanzo kikuu cha nishati katika mfumo wa jua. Jua ni kipenyo 109 cha Dunia kote, na huhesabu zaidi ya 99% 99% ya jumla ya molekuli ya mfumo wa jua. Jua huangaza kwa kuunganisha viini vya hidrojeni —protoni-kirefu ndani ya mambo yake ya ndani. Mara baada ya mafuta haya kutumiwa, Jua litawaka heliamu na, baadaye, viini vingine. Fusion nyuklia katika Jua ni kujadiliwa kuelekea mwisho wa sura hii. Wakati huo huo, tutachunguza mali za nyuklia zinazoongoza michakato yote ya nyuklia, ikiwa ni pamoja na fusion.
    • 10.2: Mali ya Nuclei
      Kiini atomia kinaundwa na protoni na nyutroni. Protoni na nyutroni zina takriban masi sawa, lakini protoni hubeba kitengo kimoja cha chaji chanya na nyutroni hazibeba chaji. Chembe hizi zimejaa pamoja katika nafasi ndogo mno katikati ya atomu. Kulingana na majaribio ya kueneza, kiini ni umbo la mviringo au ellipsoidal, na takriban 1/100,000 ukubwa wa atomi ya hidrojeni. Protoni na nyutroni ndani ya kiini huitwa nucleons.
    • 10.3: Nishati ya nyuklia kisheria
      Ukosefu wa molekuli wa kiini ni tofauti kati ya molekuli ya jumla ya kiini na jumla ya raia wa nucleons zake zote zinazojitokeza. Nishati ya kisheria (BE) ya kiini ni sawa na kiasi cha nishati iliyotolewa katika kutengeneza kiini, au kasoro ya molekuli imeongezeka kwa kasi ya mraba wa mwanga. Grafu ya nishati ya kumfunga kwa nucleon (BEN) dhidi ya namba ya atomiki A ina maana kwamba nuclei imegawanyika au pamoja kutolewa kiasi kikubwa cha nishati.
    • 10.4: Uozo wa mionzi
      Katika kuoza kwa dutu ya mionzi, ikiwa mara kwa mara ya kuoza\((\lambda)\) ni kubwa, nusu ya maisha ni ndogo, na kinyume chake. Sheria ya kuoza kwa mionzi\(N = N_0 e^{-\lambda t}\), hutumia mali ya vitu vya mionzi ili kukadiria umri wa dutu. Kaboni yenye mionzi ina kemia sawa na kaboni imara, hivyo huchanganyika katika anga na hatimaye inakuwa sehemu ya kila kiumbe hai.
    • 10.5: Majibu ya nyuklia
      Majaribio ya awali yalifunua aina tatu za “mionzi” ya nyuklia au mionzi: rays alpha (α), mionzi ya beta (β), na mionzi ya gamma (γ). Aina hizi tatu za mionzi zinatofautiana na uwezo wao wa kupenya jambo. Mionzi ya Alpha haiwezi kupita kwenye karatasi nyembamba. Mionzi ya beta inaweza kupenya alumini kwa kina cha karibu 3 mm, na mionzi ya gamma inaweza kupenya kusababisha kina cha sentimita 2 au zaidi.
    • 10.6: Kupasuka
      Kugawanyika kwa kiini huitwa fission. Mabadiliko ya nishati katika mmenyuko wa nyuklia wa nyuklia yanaweza kueleweka kwa suala la nishati ya kumfunga kwa kila safu ya nucleon. U-235 fission inaweza kuzalisha mmenyuko wa mnyororo. Katika kiwanja kilicho na viini vingi vya U-235, neutroni katika kuoza kwa kiini kimoja cha U-235 zinaweza kuanzisha fission ya viini vya ziada vya U-235. Mmenyuko huu wa mnyororo unaweza kuendelea kwa njia ya kudhibitiwa, kama katika reactor ya nyuklia kwenye mmea wa nguvu, au kuendelea bila kudhibitiwa, kama katika mlipuko.
    • 10.7: Fusion ya nyuklia
      Fusion ya nyuklia ni mmenyuko ambapo viini viwili vinaunganishwa ili kuunda kiini kikubwa; nishati hutolewa wakati viini vya mwanga vinapounganishwa ili kuunda nuclei za kati. Kiasi cha nishati iliyotolewa na mmenyuko wa fusion inajulikana kama thamani ya Q. Fusion ya nyuklia inaelezea mmenyuko kati ya deuterium na tritiamu inayozalisha bomu la fusion (au hidrojeni); fusion pia inaelezea uzalishaji wa nishati katika Jua, mchakato wa nucleosynthesis, na kuundwa kwa elementi nzito.
    • 10.8: Matumizi ya Matibabu na madhara ya kibiolojia ya mionzi ya nyuklia
      Misombo ya mionzi hutumiwa kutambua kansa, kujifunza mabaki ya kale, na kuimarisha miji yetu. Fusion ya nyuklia pia inaimarisha Sun, chanzo kikuu cha nishati duniani. Lengo la sura hii ni mionzi ya nyuklia. Katika sehemu hii, tunauliza maswali kama vile: Je, mionzi ya nyuklia inatumiwa kunufaisha jamii? Ni hatari gani za afya? Kiasi gani cha mionzi ya nyuklia ni mtu wa kawaida anayeonekana katika maisha?
    • 10.A: Fizikia ya nyuklia (majibu)
    • 10.E: Fizikia ya nyuklia (Mazoezi)
    • 10.S: Fizikia ya nyuklia (muhtasari)

    Thumbnail: Katika mmenyuko wa mnyororo wa U-235, fission ya kiini cha uranium hutoa neutroni za nishati ambazo zinaendelea kupasua viini zaidi. Nishati iliyotolewa katika mchakato huu inaweza kutumika kuzalisha umeme.