Алешин В. С. и др. Судовые ядерные реакторы. — 1968 — Электронная библиотека «История Росатома»
Алешин В. С. и др. Судовые ядерные реакторы. — 1968 — Электронная библиотека «История Росатома»Главная → Указатель произведений
ЭлектроннаябиблиотекаИстория Росатома
Ничего не найдено.
Загрузка результатов…
Закладки
Обложка123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124125126127128129130131132133134135136137138139140141142143144145146147148149150151152153154155156157158159160161162163164165166167168169170171172173174175176177178179180181182183184185186187188189190191192193194195196197198199200201202203204205206207208209210211212213214215216217218219220221222223224225226227228229230231232233234235236237238239240241242243244245246247248249250251252253254255256257258259260261262263264265266267268269270271272273274275276277278279280281282283284285286287288289290291292293294295296297298299300301302303304305306307308309310311312313314315316317318319320321322323324325326327328329330331332333334335336337338339340341342343344345346347348349350351352353354355356357358359360361362363364365366367368369370371372373374375376377378379380381382383384385386387388389390391392393394395396397398399400401402403404405406407408409410411412413414415416417418419420421422423424425426427428429430431432433434435436437438439440441442443444445446447448449450451452453454455456457458459460461462463464465466467468469470471472473474475476477478479480481482483484485486487488489490491492
Увеличить/уменьшить масштаб
По ширине страницы
По высоте страницы
Постранично/Разворот
Поворот страницы
Навигация по документу
Закладки
Поиск в издании
Структура документа
Скопировать текст страницы
(работает в Chrome 42+,
Microsoft Internet Explorer и Mozilla FireFox
c установленным Adobe Flash Player)
Добавить в закладки
Текущие страницы выделены рамкой.
Содержание
ОбложкаОбложка
1Титульные листы
3Предисловие
5Основные условные обозначения
7Глава I. Принцип действия и классификация реакторов
7§ 1. Некоторые положения ядерной физики, характеризующие работу ядерного реактора
10§ 2. Нейтронные эффективные сечения
15§ 3. Коэффициент размножения нейтронов
21§ 4. Принцип работы и классификация реакторов
29Глава II. Основные положения теории реакторов
29§ 5. Замедление нейтронов
40§ 6. Диффузия тепловых нейтронов
54§ 7. Пространственно-энергетическое распределение замедляющихся нейтронов
64§ 8. Коэффициент размножения в бесконечной гомогенной среде
69§ 9. Эффективный коэффициент размножения и уравнение критичности для гомогенного реактора без отражателя
82§ 10. Гомогенный реактор с отражателем в одногрупповом приближении
91§ 11. Коэффициент размножения в гетерогенном реакторе
115Глава III. Нестационарные режимы работы и регулирование реактора
115§ 12.
Кинетика реактора без учета запаздывающих нейтронов
123§ 13. Вывод и решение уравнений кинетики реактора с учетом всех групп запаздывающих нейтронов
137§ 14. Кинетика размножения в подкритическом реакторе
141§ 15. Теория управляющих стержней
153§ 16. Температурные эффекты реактивности
167§ 17. Выгорание ядерного топлива
174§ 18. Применение в реакторах выгорающих поглотителей нейтронов для компенсации избыточной реактивности
185§ 19. Воспроизводство ядерного топлива
192§ 20. Зашлаковывание реактора
198§ 21. Отравление ядерного реактора ксеноном-135
220§ 22. Отравление самарием-149
225§ 23. Пуск, работа на мощности, остановка и расхолаживание реактора
236Глава IV. Отвод тепла в реакторе
236§ 24. Тепловыделение в объеме активной зоны
241§ 25. Параметры теплоносителя
246§ 26. Обеспечение надежности теплоотвода в реакторах, охлаждаемых водой и органическими жидкостями
254§ 27. Изменение температуры теплоносителя по длине тепловыделяющего элемента
256§ 28.
Температура стенки оболочки тепловыделяющего элемента
261§ 29. Температура топлива
271§ 30. Расчет температурного режима ТВЭЛ при произвольном энерговыделении
272§ 31. Учет случайных отклонений от номинального теплоотвода в реакторе (факторы перегрева)
274§ 32. Гидравлические сопротивления и естественная циркуляция теплоносителя в некипящих реакторах
286Глава V. Некоторые вопросы теплообмена и гидродинамики кипящих реакторов
286§ 33. Общие положения
289§ 34. Теплофизические параметры реакторов с кипящей водой
302§ 35. Плотность теплосъема
306§ 36. К оценке теплотехнической надежности кипящего реактора
313Глава VI. Материалы ядерных реакторов
313§ 37. Общие требования к материалам
314§ 38. Ядерное топливо
322§ 39. Замедлители и отражатели
326§ 40. Теплоносители
337§ 41. Поглощающие материалы для системы управления
340§ 42. Конструкционные реакторные материалы
348Глава VII. Конструкции судовых реакторов
348§ 43.
Водо-водяные некипящие ядерные реакторы
360§ 44. Основные узлы и детали реакторов с водой под давлением
393§ 45. Реакторы кипящего типа
396§ 46. Реакторы с органическими теплоносителями
399§ 47. Реакторы с газовыми теплоносителями
405§ 48. Пароохлаждаемые реакторы
409Глава VIII. Основные этапы проектирования судового ядерного реактора
409[Введение]
409§ 49. Выбор типа и основных элементов реактора
411§ 50. Тепловой расчет реактора
414§ 51. Подготовка исходных данных для физического расчета реактора
418§ 52. Физический расчет реактора
424Глава IX. Биологическая защита
424§ 53. Допустимые уровни излучения и дозиметрические единицы
431§ 54. Источники излучения в ядерных энергетических установках
444§ 55. Взаимодействие γ-излучения с веществом
450§ 56. Взаимодействие нейтронов с веществом защиты
457§ 57. Расчет ослабления потоков излучения с учетом геометрии источников
461§ 58. Материалы и конструкция защиты
467Приложения
486Литература
490Оглавление
492Концевая страница
Обращаясь к сайту «История Росатома — Электронная библиотека»,
я соглашаюсь с условиями использования представленных там материалов.
Правила сайта (далее – Правила)
- Общие положения
- Настоящие правила определяют порядок и условия использования материалов, размещенных на сайте www.biblioatom.ru (далее именуется Сайт), а также правила использования материалов Сайтом и порядок взаимодействия с Администрацией Сайта.
- Любые материалы, размещенные на Сайте, являются объектами интеллектуальной собственности (объектами авторского права или смежных прав, а также прав на средства индивидуализации). Права Администрации Сайта на указанные материалы охраняются законодательством о правах на результаты интеллектуальной деятельности.
- Использование материалов, размещенных на Сайте, допускается только с письменного согласия Администрации Сайта или иного правообладателя, прямо указанного на конкретном материале, размещенном на Сайте, или в непосредственной близости от указанного материала.
- Права на использование и разрешение использования материалов, размещенных на Сайте, принадлежащих иным правообладателям, нежели Администрация Сайта, допускается с разрешения таких правообладателей
или в соответствии с условиями, установленными такими правообладателями.
Никакое из положений настоящих Правил не дает прав третьим лицам на использование материалов правообладателей, прямо указанных на
конкретном материале, размещенном на Сайте, или в непосредственной близости от указанного материала.
- Настоящие Правила распространяют свое действие на следующих пользователей: информационные агентства, электронные и печатные средства массовой информации, любые физические и юридические лица, а также индивидуальные предприниматели (далее — «Пользователи»).
- Использование материалов. Виды использования
- Под использованием материалов Сайта понимается воспроизведение, распространение, публичный показ, сообщение в эфир, сообщение по кабелю, перевод, переработка, доведение до всеобщего сведения и иные способы использования, предусмотренные действующим законодательством Российской Федерации.
- Использование материалов Сайта без получения разрешения от Администрации Сайта не допустимо.
- Внесение каких-либо изменений и/или дополнений в материалы Сайта запрещено.
- Использование материалов Сайта осуществляется на основании договоров с Администрацией Сайта, заключенных в письменной форме, или на основании письменного разрешения, выданного Администрацией Сайта.
- Запрещается любое использование (бездоговорное/без разрешения) фото-, графических, видео-, аудио- и иных материалов, размещенных на Сайте, принадлежащих Администрации Сайта и иным правообладателям (третьим лицам).
- Стоимость использования каждого конкретного материала или выдача разрешения на его использование согласуется Пользователем и Администрацией Сайта в каждом конкретном случае.
- В случае необходимости использования материалов Сайта, права на которые принадлежат третьим лицам (иным правообладателям, нежели Администрация Сайта, о чем прямо указано на таких материалах либо в
непосредственной близости от них), Пользователи обязаны обращаться к правообладателям таких материалов для получения разрешения на использование материалов.
- Обязанности Пользователей при использовании материалов Сайта
- 3.1. При использовании материалов Сайта в любых целях при наличии разрешения Администрации Сайта, ссылка на Сайт обязательна и осуществляется в следующем виде:
- в печатных изданиях или в иных формах на материальных носителях Пользователи обязаны в каждом случае использования материалов указать источник – электронная библиотека «История Росатома» (www.biblioatom.ru)
- в интернете или иных формах использования в электронном виде не на материальных носителях, Пользователи в каждом случае использования материалов обязаны разместить гиперссылку на Сайт —
электронная
библиотека «История Росатома» (www.biblioatom.ru), гиперссылка должна являться активной и прямой, при нажатии на которую Пользователь переходит на конкретную страницу Сайта, с которой заимствован
материал.
- Ссылка на источник или гиперссылка, указанные в пп. 3.1.1 и 3.1.2. настоящих Правил, должны быть помещены Пользователем в начале используемого текстового материала, а также непосредственно под используемым аудио-, видео-, фотоматериалом, графическим материалом Администрации Сайта.
- Размеры шрифта ссылки на источник или гиперссылки не должны быть меньше размера шрифта текста, в котором используются материалы Сайта, либо размера шрифта текста Пользователя, сопровождающего аудио-, видео-, фотоматериалы и графические материалы Сайта, а также цвет ссылки должен быть идентичен цветам ссылок на Сайте и должен быть видимым Пользователю.
- Использование материалов с Сайта, полученных из вторичных источников (от иных правообладателей, нежели Администрация Сайта, о чем прямо указано на таких материалах либо в непосредственной близости от
них), возможно только со ссылкой на эти источники и, в случае необходимости, установленной такими источниками (правообладателями), — с их разрешения.
- Не допускается переработка оригинального материала (произведения), взятого с Сайта, в том числе сокращение материала, иная его переработка, в том числе приводящая к искажению его смысла.
- 3.1. При использовании материалов Сайта в любых целях при наличии разрешения Администрации Сайта, ссылка на Сайт обязательна и осуществляется в следующем виде:
- Права на материалы третьих лиц, урегулирование претензий
- Материалы, права на которые принадлежат третьим лицам, размещенные на Сайте, размещены либо с разрешения правообладателя, полученного Администрацией Сайта, либо, в случае, если таковое использование прямо не запрещено правообладателем, в соответствии с Законодательством РФ в информационных целях с обязательным указанием имени автора, материал которого используется, и источника заимствования.
- В случае, если в обозначении авторства материалов в соответствии с п. 4.1. настоящих Правил содержится ошибка, или в случае использования материала с предполагаемым или реальным нарушением прав
третьих лиц, или в иных спорных случаях использования объектов интеллектуальной собственности, размещенных на Сайте, в том числе в случае, когда права третьего лица тем или иным образом нарушаются с
использованием Сайта, применяется следующая схема урегулирования претензий третьих лиц к Администрации Сайта:
- в адрес Администрации Сайта по электронной почте на адрес info@biblioatom. ru направляется претензия, содержащая информацию об объекте интеллектуальной собственности, права на который
принадлежат
заявителю и который используется незаконно посредством Сайта или с нарушением правил использования, или иным образом права заявителя как обладателя исключительного права на объект интеллектуальной
собственности, размещенный на Сайте, нарушены посредством Сайта, с приложением документов, подтверждающих правомочия заявителя, данные о правообладателе и копия доверенности на действия от лица
правообладателя, если лицо, направляющее претензию, не является руководителем компании правообладателя или непосредственно физическим лицом — правообладателем. В претензии также указывается адрес
страницы
Сайта, которая содержит данные, нарушающие права, и излагается полное описание сути нарушения прав;
- Администрация Сайта обязуется рассмотреть надлежаще оформленную претензию в срок не менее 5 (пяти) рабочих дней с даты ее получения по электронной почте. Администрация Сайта обязуется
уведомить
заявителя о результатах рассмотрения его заявления (претензии) посредством отправки письма по электронной почте на адрес, указанный заявителем, а также направить ответ в письменном виде на адрес,
указанный заявителем (в случае неуказания такового адреса отправки, обязательство по предоставлению письменного ответа на претензию с Администрации Сайта снимается). В том числе, Администрация
Сайта
вправе запросить дополнительные документы, свидетельства, данные, подтверждающие законность предъявляемой претензии. В случае признания претензии правомерной, Администрация Сайта примет все
возможные
меры, необходимые для прекращения нарушения прав заявителя и урегулирования претензии;
- Администрация Сайта в любом случае предпринимает все возможные меры к скорейшему удовлетворению обоснованных претензий третьих лиц и стремиться к максимально скорому урегулированию всех
спорных
вопросов.
- в адрес Администрации Сайта по электронной почте на адрес info@biblioatom.
- Прочие условия
- Администрация Сайта оставляет за собой право изменять настоящие Правила в одностороннем порядке в любое время без уведомления Пользователей. Любые изменения будут размещены на Сайте. Изменения вступают в силу с момента их опубликования на Сайте.
- По всем вопросам использования материалов Сайта Пользователи могут обращаться к Администрации Сайта по следующим координатам: [email protected]
- Во всем, что не урегулировано настоящими Правилами в отношении вопросов использования материалов на Сайте, стороны руководствуются положениями Законодательства РФ.
Никакое из положений настоящих Правил не дает прав третьим лицам на использование материалов правообладателей, прямо указанных на
конкретном материале, размещенном на Сайте, или в непосредственной близости от указанного материала.
ru направляется претензия, содержащая информацию об объекте интеллектуальной собственности, права на который
принадлежат
заявителю и который используется незаконно посредством Сайта или с нарушением правил использования, или иным образом права заявителя как обладателя исключительного права на объект интеллектуальной
собственности, размещенный на Сайте, нарушены посредством Сайта, с приложением документов, подтверждающих правомочия заявителя, данные о правообладателе и копия доверенности на действия от лица
правообладателя, если лицо, направляющее претензию, не является руководителем компании правообладателя или непосредственно физическим лицом — правообладателем. В претензии также указывается адрес
страницы
Сайта, которая содержит данные, нарушающие права, и излагается полное описание сути нарушения прав;
Администрация Сайта обязуется
уведомить
заявителя о результатах рассмотрения его заявления (претензии) посредством отправки письма по электронной почте на адрес, указанный заявителем, а также направить ответ в письменном виде на адрес,
указанный заявителем (в случае неуказания такового адреса отправки, обязательство по предоставлению письменного ответа на претензию с Администрации Сайта снимается). В том числе, Администрация
Сайта
вправе запросить дополнительные документы, свидетельства, данные, подтверждающие законность предъявляемой претензии. В случае признания претензии правомерной, Администрация Сайта примет все
возможные
меры, необходимые для прекращения нарушения прав заявителя и урегулирования претензии;
СогласенНе согласен
Глава 26. Элементы квантовой физики и специальной теории относительности. Атомная и ядерная физика
В программу ЕГЭ по физике входит достаточно большой круг вопросов по атомной и ядерной физике, фотоэлектрическому эффекту, основам специальной теории относительности.
Тем не менее, эти вопросы касаются, в основном, только фактического материала, не требуют его глубокого осмысления и поэтому их достаточно легко выучить. Кратко рассмотрим этот материал.
Фотоэлектрическим эффектом (или просто фотоэффектом) называют явление испускания электронов поверхностью металла под действием света. Экспериментально было установлено, что максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов пропорциональна частоте и не зависит от интенсивности излучения. При частоте света, меньшей некоторого значения (которое называется красной границей фотоэффекта и является характеристикой каждого металла), фотоэффект прекращается. От интенсивности излучения зависит число электронов, испускаемых поверхностью металла в единицу времени, но не их энергия.
Впервые фотоэффект изучали с помощью вакуумного фотоэлемента или вакуумного фотодиода, который представляет собой стеклянный баллон с откачанным из него воздухом и впаянными электродами. Фотодиод включается в электрическую цепь, как показано на рисунке.
Естественно, в цепи нет электрического тока, поскольку в баллоне нет свободных носителей электрического заряда. Однако когда электрод, соединенный с отрицательным полюсом источника (катод) освещается светом, в цепи возникает электрический ток, что свидетельствует о появлении между катодом и анодом свободных зарядов. По величине тока в цепи (фототока) можно сделать вывод о количестве вырванных с поверхности катода зарядов. Если же поменять полярность источника, то приложенное напряжение будет тормозить фотоэлектроны. Напряжение, при котором фототок в цепи прекращается, называется задерживающим (или запирающим). Очевидно, что фототок в цепи полностью прекращается, когда максимальная кинетическая энергия электронов становится меньше модуля работы электрического поля, совершаемой над электронами между катодом и анодом
(26.1) |
где — масса электрона, — элементарный заряд, — задерживающее напряжение.
Таким образом, измеряя задерживающее напряжение, можно измерить максимальную кинетическую энергию электронов.
Для объяснения фотоэффекта А. Эйнштейн предположил, что свет представляет собой поток частиц — фотонов, движущихся со скоростью света. Каждый из них обладает энергией, зависящей от частоты (или длины волны) света
(26.2) |
и импульсом
(26.3) |
Фотон, как и любая частица, может поглощаться или излучаться только как единое целое. В формулах (26.2)-(26.3) Дж • с — постоянная, которая называется постоянной Планка, — скорость света в вакууме, — частота света, — длина волны. Поглощая один фотон, свободный электрон в металле увеличивает свою энергию на величину (26.2) и может вылететь с поверхности металла, если его новая энергия достаточна для этого, т.е. превосходит работу , которую необходимо совершить, чтобы покинуть металл.
Эта работа называется работой выхода электрона из металла и является характеристикой каждого металла. В результате закон сохранения энергии дает для кинетической энергии вылетевшего электрона
(26.4) |
В формуле (26.4) пренебрегается начальной энергией электрона. Кроме того, возможны дополнительные потери энергии, связанные со столкновениями с другими электронами, поэтому формула (26.4) определяет максимальную кинетическую энергию электронов. Формула (26.4) называется уравнением Эйнштейна для фотоэффекта. Из уравнения Эйнштейна (26.4) следует, что энергия фотоэлектронов зависит от частоты света, но не зависит от его интенсивности, которая определяется количеством фотонов в световом потоке. От интенсивности света зависит количество фотоэлектронов, поскольку, чем больше фотонов падает на металл, тем большее количество электронов покидает поверхность металла. Из уравнения (26.4) также следует, что при частоте света , где
(26. |
5)(или при длине волны , где ) фотоэффект не имеет место. Поскольку для большинства металлов эта частота лежит в области красного света, ее назвали красной границей фотоэффекта.
Рассмотрим теперь вопросы, связанные со строением атома. Атомы состоят из частиц трех типов: протонов, нейтронов и электронов. Протоны и нейтроны имеют близкие массы, и входят в состав атомного ядра — очень маленького образования, расположенного внутриатома1. Протоны имеют положительный заряд, нейтроны не заряжены. Поэтому и атомное ядро заряжено положительным электрическим зарядом. Электроны — отрицательно заряженные элементарные частицы — движутся по определенным орбитам вокруг атомного ядра. Количество электронов в атоме равно количеству протонов, а поскольку заряды этих частиц равны по величине, то атомы в целом не заряжены. Поскольку масса протона и нейтрона примерно в 2000 раз больше массы электрона, то практически вся масса атома сосредоточена в атомном ядре.
Атомы обозначаются следующим образом. Во-первых, указывается химический символ элемента, например, (водород), (гелий), (кислород), (железо), (свинец) и т.д. Во-вторых, перед символом элемента в виде нижнего индекса указывают количество электронов (или протонов) в данном атоме. Например, , , , , и т.д. Поскольку количество электронов в атоме (или количество протонов) полностью определяет его химические свойства, атомы, имеющие разное количество электронов (и протонов) — это атомы разных химических элементов. Поэтому нижний индекс и символ химического элемента однозначно связаны друг с другом. Слева вверху от символа химического элемента указывается суммарное число протонов (или электронов) и нейтронов в ядре этого атома. Например, символ
обозначает атом урана, содержащий 92 электрона и 238 протонов и нейтронов в ядре, из которых 92 протона и 146 = 238 – 92 нейтронов. Существуют атомы, которые имеют одинаковое количество протонов и электронов, но разное количество нейтронов.
Такие атомы имеют близкие химические свойства и потому относятся к одному и тому же химическому элементу. Они называются изотопами. Например, изотопами являются атомы свинца , , , , в состав которых входят соответственно 124, 125, 126 и 127 нейтронов.
Электроны в атоме могут совершать переходы с одних орбит на другие с излучением или поглощением фотона. Такое излучение имеет место, в частности, при нагревании парóв любого химического элемента до высокой температуры. При переходе электрона из состояния с энергией в состояние с меньшей энергией , электрон излучает фотон с частотой , которая определяется соотношением
(26.6) |
где — постоянная Планка. Для перехода на орбиту с большей энергией электрон должен поглотить фотон с энергией, равной разности энергий конечной и начальной орбит. А поскольку в каждом атоме существует только небольшое количество электронных орбит с определенными энергиями, атом каждого вещества излучает свет с небольшим числом разных частот, что означает, что спектр излучения атомов является линейчатым1.
На индивидуальности спектров каждого элемента основан метод определения химического состава вещества, который называется спектральный анализ
Некоторые атомы могут самопроизвольно испускать определенные частицы (в результате чего атомы одних элементов превращаются в атомы других). Такое явление называется радиоактивностью. Существует несколько видов радиоактивности, которые получили название -, — и -радиоактивности. Альфа-излучение представляет собой поток ядер атомов гелия, состоящих их двух протонов и двух нейтронов. Альфа-частицы формируются внутри ядра распадающегося атома из его «собственных» протонов и нейтронов, а затем вылетают из ядра. После этого атом теряет два внешних электрона и становится электрически нейтральным атомом элемента, у которого меньше на два нейтрона и два протона. Этот процесс можно схематически записать в виде уравнения, которое называется уравнением ядерной реакции:
(26.7) |
Здесь и — химические символы распадающегося и образовавшегося элементов (например, при -распаде уран превращается в торий ), и — число нейтронов и протонов в распадающемся атоме, — символ -частицы.
При -распаде атом излучает электрон, причем электрон вылетает из атомного ядра. А поскольку «собственных» электронов в ядре нет, то в процессе -распада происходит превращение одного из нейтронов ядра в протон и электрон, протон остается в ядре, а электрон улетает. Этот процесс можно записать в виде уравнения
(26.8) |
Обратим внимание читателя на то, что в процессе -распада суммарное число нейтронов и протонов не изменяется. На самом деле в процессе -распада образуется еще одна частица — антинейтрино, которая имеет очень маленькую или вообще нулевую (это пока неизвестно) массу. Эта частица очень слабо взаимодействует с веществом и потому долгое время ее не могли обнаружить экспериментально.
При -распаде атомное ядро излучает кванты электромагнитного излучения (-частицы или -кванты), т.е. частицы той же физической природы, что и фотоны. Однако -частицы имеют очень большую частоту (и малую длину волны) по сравнению с фотонами видимого света и даже рентгеновским излучением (частота -лучей порядка 1020 Гц).
Из-за очень малой длины волны -излучение практически не проявляет волновых свойств, а ведет себя как поток частиц. Поскольку при -распаде из атома не вылетают электроны, протоны или нейтроны, атом остается структурно тем же самым, но с меньшей энергией, поскольку часть энергии уносит -квант.
При радиоактивных распадах зависимость количества распадающихся атомов от времени подчиняется следующему закону: количество атомов данного радиоактивного вещества уменьшается в два раза за некоторое фиксированное время независимо от их первоначального количества. Это время называется периодом (или временем) полураспада данного вещества. Например, если в некоторый момент времени имеется 1000 атомов радиоактивного вещества с периодом полураспада 1 год, то через год останется 500 атомов. А если бы в начальный момент имелось 10000 атомов этого вещества, то через год их осталось бы 5000. Такая зависимость количества распавшихся атомов от времени свидетельствует о том, что, во-первых, распад каждого атома происходит независимо от других, а во-вторых, имеет вероятностный характер.
Поэтому приведенный выше закон распада выполняется приближенно, причем тем точнее, чем большее количество атомов вещества распадется.
Последней темой, которая рассматривается в школьном курсе физики, является специальная теория относительности. Надо сказать, что это рассмотрение является весьма поверхностным, и потому в программу ЕГЭ по физике входит очень небольшое количество вопросов по данной теме. Мы нашли в опубликованных вариантах раздела «А» ЕГЭ прошлых лет всего три вопроса, которые с минимальными вариациями повторяются из года в год. Можно утверждать со значительной вероятностью, что именно эти вопросы будут повторяться и в будущем. Итак, дадим краткий обзор необходимого минимума сведений по теории относительности, входящих в школьный курс физики.
Специальная теорияотносительности1 рассматривает вопросы, связанные с механикой и электродинамикой тел, движущихся со скоростями, близкими к скорости света в вакууме. Оказалось, что физические законы, управляющие поведением таких тел, значительно отличаются от законов физики Ньютона, которую в этом контексте принято называть классической.
Экспериментальной основой теории относительности является опыт Майкельсона, который с помощью прямых измерений доказал, что скорость света в вакууме не зависит от скорости наблюдателя или источника. Этот факт Эйнштейн взял в качестве одного изпостулатов2 своей теории. Второй постулат называется принципом относительности и говорит о том, что все уравнения и законы физики имеют один и тот же вид во всех инерциальных системах отсчета, и, следовательно, все физические явления протекают во всех инерциальных системах отсчета одинаково (аналогичное утверждение, касающееся только механических явлений, называется принципом относительности Галилея). Опираясь только на эти два постулата, Эйнштейн доказал целый ряд удивительных утверждений. Оказалось, в частности, что интервалы времени и длины отрезков зависят от системы отсчета, т.е. являются, как говорят, относительными величинами. Кроме того, для тел, движущихся с большими скоростями, изменяются ряд физических законов (в частности, законы Ньютона), выражения для некоторых физических величин (энергии, импульса и др.
). Эйнштейн получил и новый закон сложения скоростей, который при малых скоростях переходит в «обычный» закон сложения скоростей Галилея, а при больших скоростях тел приводит к постоянству скорости света во всех инерциальных системах отсчета.
Рассмотрим теперь приведенные в первой части книги задачи.
Как это описывалось во введении к настоящей главе, максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов зависит только от частоты падающего света, но не зависит от интенсивности излучения (задача 26.1.1 — ответ 1).
От интенсивности излучения зависит количество фотоэлектронов. Поэтому если уменьшить интенсивность света без изменения его частоты (задача 26.1.2), то уменьшится количество фотоэлектронов, но никак не изменится их максимальная скорость.
Электрон, поглощая фотон с энергий 1,5 эВ (задача 26.1.3), приобретает именно такую энергию и не сможет покинуть металл, если работа выхода электрона из металла составляет 2 эВ.
Поэтому при данных условиях фотоэффект идти не будет (ответ 3).
Согласно формуле (26.5) работа выхода электрона из данного металла равна энергии фотона, отвечающего красной границе фотоэффекта для данного металла. Поэтому правильный ответ в задаче 26.1.4 — 3.
Максимальную энергию фотоэлектронов , которую они приобретают при освещении цезия фотонами с энергией 2,1 эВ (задача 26.1.5) найдем по уравнению Эйнштейна для фотоэффекта (26.4): эВ. Отсюда следует, что для увеличения энергии фотоэлектронов вдвое (до величины 0,4 эВ) нужно увеличить энергию фотонов до 2,3 эВ, т.е. на 0,2 эВ (ответ 2).
Из уравнения Эйнштейна следует, что максимальная кинетическая энергия электронов в задаче 26.1.6 равна 1 эВ. Величину задерживающего напряжения можно найти по формуле (26.1). Вычислительно это процедура является очень простой, если для измерения энергии электрона используется внесистемная единица «электрон-вольт» (эВ). По определению 1 электрон-вольт — это кинетическая энергия, которую приобретает электрон, пройдя ускоряющее напряжение 1 Вольт (В).
И наоборот, электроны с кинетической энергией 1 эВ будут остановлены задерживающим напряжением 1 В и фотоэффект полностью прекратится. Таким образом, правильный ответ в этой задаче — 3.
Согласно правилам обозначения атомов нижний индекс указывает число протонов в ядре и электронов на орбитах. Поэтому число электронов в атоме (задача 26.1.7) равно 26 (ответ 2).
Импульс фотона связан с его энергией формулой (26.3) (задача 26.1.8 — ответ 1).
Электрон в атоме излучает фотон, совершая переход и состояния с большей энергией в состояние с меньшей энергией. При этом по закону сохранения энергии разность начальной и конечной энергий электрона уносится фотоном. Используя формулу, связывающую энергию и частоту фотона (26.2), находим (задача 26.1.9):
(26.8) |
(ответ 1).
Как указывалось во введении к настоящей главе, спектры излучения парóв химических элементов являются линейчатыми, причем характер расположения линий излучения в спектре уникален для каждого элемента.
Поэтому если в образце имеется какой-то элемент, в спектре излучения парóв этого образца будут обязательно представлены спектральные линии, характерные для этого элемента. Спектр излучения неизвестного образца в задаче 26.1.10 содержит все линии спектра стронция, не содержит ни одной линии спектра кальция и содержит ряд дополнительных линий. Это значит, что неизвестный образец содержит стронций и не содержит кальция (ответ 4). Кроме того, этот образец содержит еще какой-то элемент, который и дает лишние (по сравнению с линиями стронция) линии в спектре.
Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов (задача 26.2.1 — ответ 2).
Согласно правилам обозначения атомов нижний индекс у символа химического элемента представляет число протонов, верхний — сумму числа протонов и нейтронов. Поэтому в ядре (задача 26.2.2) содержится 30 = 56 − 26 нейтронов (ответ 2).
Из уравнения (26.7) для -распада находим, что при -распаде ядра радона (задача 26.
2.3) образуется ядро полония (ответ 4).
Из уравнения (26.8) для -распада находим, что при -распаде ядра тория (задача 26.2.4) образуется ядро протактиния (ответ 3).
При поглощении нейтрона (задача 26.2.5) число нейтронов в ядре увеличивается на единицу, число протонов не изменяется. Поэтому получится ядро свинца (ответ 1).
При двух -распадах тория (задача 26.2.6) два нейтрона в ядре превращаются в два протона. Поэтому получается ядро урана . При его -распаде число нейтронов и число протонов уменьшаются на две единицы каждое. В результате образуется ядро тория, но с другим по сравнению с начальным ядром количеством нейтронов (ответ 2).
За время, равное одному периоду полураспада (задача 26.2.7), количество атомов распадающегося вещества уменьшится вдвое и станет равным . Еще за один период полураспада вдвое уменьшится и это количество атомов, поэтому останется атомов вещества. А за еще один период полураспада (т.
е. за время после начала наблюдения) вдвое уменьшится и это количество. Поэтому через время после начала наблюдения останется атомов вещества (ответ 3).
Постулатами теории относительности являются (см. введение к настоящей главе): утверждение о постоянстве скорости света во всех инерциальных системах отсчета и равноправность всех инерциальных систем для описания любых физических явлений (принцип относительности). Поэтому правильный ответ в задаче 26.2.8 — 2.
Скорость света во всех инерциальных системах одинакова. Поэтому скорость фотонов, излученных фарами первого автомобиля в системе отсчета, связанной со вторым автомобилем (задача 26.2.9), равна = 3 • 108 м/с (ответ 3).
Как отмечалось во введении к настоящей главе, интервалы времени между событиями и длины отрезков меняются при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой. Как и в классической физике при переходе к другим системам отсчета меняются импульсы тел.
Поэтому из перечисленных в задаче 26.2.10 величин не меняется только скорость света (ответ 4).
Структура атома
Атом и электромагнитное излучение
| Фундаментальный субатомный Частицы | Электромагнитный Радиация |
| Свет и Другие формы электромагнитного излучения | |
Фундаментальный субатомный Частицы
| Частица | Символ | Оплата | Масса | |
| электрон | и — | -1 | 0,0005486 а. е.м. | |
| протон | р + | +1 | 1,007276 а.е.м. | |
| нейтрон | п о | 0 | 1.008665 аму | |
Количество протонов, нейтронов и электронов в атоме может определяться набором простых правил.
- Количество протонов в ядре атома равно к атомному номеру ( Z ).
- Число электронов в нейтральном атоме равно к числу протонов.
- Массовое число атома ( M ) равно сумма числа протонов и нейтронов в ядре.
- Число нейтронов равно разнице между
массовое число атома ( M ) и атомный
номер ( Z ).
Примеры: Определим количество протонов, нейтронов и электроны в следующих изотопах.
| 12 С | 13 С | 14 С | 14 Н |
Различные изотопы элемента обозначаются записью массовое число атома в верхнем левом углу символ элемента. 12 С, 13 С и 14 С являются изотопами углерода ( Z = 6) и поэтому содержат шесть протоны. Если атомы нейтральны, они также должны содержать шесть электроны. Единственная разница между этими изотопами заключается в число нейтронов в ядре.
12 C: 6 электронов, 6 протонов и 6 нейтроны
13 C: 6 электронов, 6 протонов и 7 нейтроны
14 С: 6 электронов, 6 протонов и 8 нейтронов
| Практическая задача 1: Рассчитать
число электронов в Cl — и Fe 3+ ионы. Нажмите здесь, чтобы проверить свой ответ на практическое задание 1 |
Электромагнитный Излучение
Многое из того, что известно о структуре электронов в атом был получен при изучении взаимодействия между материя и различные формы электромагнитного излучения . Электромагнитное излучение обладает некоторыми свойствами как частица и волна.
Частицы имеют определенную массу и занимают место. Волны не имеют массы, но при этом несут энергию, проходя через
Космос. Помимо способности переносить энергию, волны обладают
четыре других характерных свойства: скорость, частота,
длина волны и амплитуда. Частота ( v ) является
количество волн (или циклов) в единицу времени. Частота
волна сообщается в единицах циклов в секунду (s -1 )
или герц (Гц).
Идеализированный рисунок волны на рисунке ниже иллюстрирует определения амплитуды и длины волны. Длина волны ( l ) — наименьшее расстояние между повторяющимися точками на волна. Амплитуда волны — это расстояние между самой высокой (или самой низкой) точкой волны и центром силы тяжести волны.
Если мы измерим частоту ( v ) волны в циклах на секунда и длина волны ( л ) в метрах, произведение эти два числа имеют единицы метров в секунду. Продукт частоты ( v ), умноженной на длину волны ( l ) Таким образом, волна — это скорость ( с ), с которой распространяется волна. через пространство.
вл = с
| Практическая задача 2: Что скорость волны с длиной волны 1 метр а частота 60 циклов в секунду? Нажмите здесь, чтобы проверить свой ответ на практическое задание 2 |
| Практическая задача 3: Оркестры
в Соединенных Штатах настраивают свои инструменты на
«А» с частотой 440 циклов в секунду. Нажмите здесь, чтобы проверить свой ответ на практическое задание 3 Нажмите здесь, чтобы увидеть решение практической задачи 3 |
секунды или 440 Гц. Если скорость звука 1116 футов в секунду
во-вторых, какова длина волны этой ноты?Легкие и другие формы Электромагнитное излучение
Свет представляет собой волну, обладающую электрическими и магнитными составные части. Следовательно, это форма числа 9.0022 электромагнитный радиация .
Видимый свет содержит узкую полосу частот и
длины волн в той части электромагнитного спектра, которая
наши глаза могут обнаружить. Он включает в себя излучение с длинами волн
между примерно 400 нм (фиолетовый) и 700 нм (красный). Потому что это
волны, свет преломляется, когда попадает в стеклянную призму.
Когда белый
свет фокусируется на призме, световые лучи разных
длины волн изгибаются в разной степени, и свет
превращается в спектр цветов. Начиная со стороны
спектр, в котором свет отклоняется на наименьший угол,
цвета красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий и фиолетовый.
Как видно из следующей диаграммы, энергия, переносимая светом увеличивается по мере того, как мы переходим от красного к синему в видимом диапазоне спектр.
Поскольку длина волны электромагнитного излучения может быть как длиной 40 м или короткой 10 -5 нм, видимая Спектр — это лишь малая часть всего диапазона электромагнитное излучение.
Электромагнитный спектр включает радио- и телеволны,
микроволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолет, рентгеновские лучи, g-лучи,
и космические лучи, как показано на рисунке выше. Эти разные
все формы излучения распространяются со скоростью света ( с ).
Однако они различаются по своим частотам и длинам волн.
произведение частоты на длину волны электромагнитного
излучение всегда равно скорости света.
вл = с
В результате электромагнитное излучение то, что имеет большую длину волны, имеет низкую частоту, а излучение с высокой частотой имеет короткую длину волны.
| Практическая задача 4: Рассчитать частота красного света с длиной волны 700,0 нм, если скорость света равна 2,998 x 10 8 м/с. Нажмите здесь, чтобы проверить свой ответ на практическое задание 4 Нажмите здесь, чтобы увидеть решение практической задачи 4 |
Как рассчитать количество нейтронов в ядре атома?
Последняя обновленная дата: 04 -й января 2023
•
Общее представление: 227,7K
•
Просмотры сегодня: 22,70K
Ответ
Проверено
227,7K+ просмотры
222.
HINT: 227,7K+ виды
222222. количество нейтронов, присутствующих в ядре атома, мы должны знать о таких понятиях, как атомный номер и массовое число атома. Отсюда мы можем легко рассчитать присутствующие нейтроны.
Полный пошаговый ответ:
— Сначала давайте посмотрим, что такое атом. Вся материя состоит из мельчайших частиц, которые называются атомами. Атомы имеют много субатомных частиц, таких как протоны, нейтроны, электроны, альфа- и бета-частицы. Атом состоит из ядра, вокруг которого вращаются электроны. Ядро состоит из протонов и нейтронов. Протоны и нейтроны вместе называются нуклонами. Протон — одна из субатомных частиц, обладающая положительным зарядом. Нейтрон будет иметь нейтральный заряд. Электрон также будет иметь отрицательный заряд.
— Давайте сначала разберемся с атомным номером. Общее количество электронов или протонов, присутствующих в атомах, называется атомным номером, который представлен символом Z.
. Теперь давайте перейдем к массовому числу. Общее количество протонов и нейтронов, вместе присутствующих в ядре атома, даст массовое число, которое обозначается символом А.
— Теперь возьмем пример фтора. Атомный номер фтора равен 9, а массовое число фтора равно 19..
— Из приведенных выше данных мы можем предсказать количество нейтронов, присутствующих в атомах фтора.
Атомный номер фтора равен 9, что означает, что общее количество электронов или протонов, присутствующих во фторе, равно 9.
— Теперь мы можем рассчитать количество нейтронов, вычитая количество протонов, присутствующих во фторе, т.е. 9, из массы число, то есть 19.
Количество нейтронов, присутствующих в ядре атома фтора = 19 — 9 = 10.
Примечание: Мы должны помнить, что все протоны, нейтроны и электроны будут иметь разные заряды.
— Заряд протона положительный.
— Заряд нейтрона нейтрален.
— Заряд электрона отрицательный.
Недавно обновленные страницы
В Индии по случаю бракосочетания фейерверк 12 класса химии JEE_Main
Щелочноземельные металлы Ba Sr Ca и Mg могут быть организованы 12 класса химии JEE_Main
Что из следующего имеет самый высокий электродный потенциал Химический класс 12 JEE_Main
Что из перечисленного ниже является истинным пероксидом A rmSrmOrm2 Химический класс 12 JEE_Main
Какой элемент обладает наибольшим атомным радиусом.