Jaderné reakce (Učebnice strana 133 – 135) Jádra některých nuklidů jsou nestabilní a bez vnějšího zásahu se samovolně přeměňují za současného vysílání.

Prezentace na téma: "Jaderné reakce (Učebnice strana 133 – 135) Jádra některých nuklidů jsou nestabilní a bez vnějšího zásahu se samovolně přeměňují za současného vysílání."— Transkript prezentace:

1 Jaderné reakce (Učebnice strana 133 – 135) Jádra některých nuklidů jsou nestabilní a bez vnějšího zásahu se samovolně přeměňují za současného vysílání ionizujícího (radioaktivního) záření. Tomuto jevu říkáme radioaktivita. Přeměny jader mohou probíhat také u stabilních nuklidů, je k tomu však nutný vhodný vnější zásah. Přeměny jader vyvolané vzájemným působením (srážkami) s jinými jádry nebo částicemi nazýváme jaderné reakce, při nichž mohou vzniknout jádra úplně jiných prvků. Vhodnými jadernými reakcemi se například vyrábějí umělé radionuklidy pro využití v průmyslu nebo v medicíně. Pro vznik některých jaderných reakcí je třeba dodat energii z vnějšku, například dostatečným urychlením částic v urychlovačích. U jiných reakcí se naopak energie uvolňuje, většinou ve formě kinetické energie rozlétajících se částic, případně energie fotonů elektromagnetického záření.

2 První umělou jadernou přeměnu uskutečnil roku 1919 Ernest Rutherford. Jádra dusíku ostřelovaného heliony se přeměnila na jádra kyslíku a vodíku (protony). Z původního jádra vzniká jádro s málo odlišným protonovým číslem. K hlavním fyzikálním zákonům, kterými se řídí průběh jaderných reakcí, patří především:  zákon zachování hmotnosti – součet nukleonových čísel všech částic vstupujících do reakce se rovná součtu nukleonových čísel všech částic vzniklých při reakci (nukleonová čísla udávají hmotnost částic),  zákon zachování elektrického náboje – součet protonových čísel všech částic vstupujících do reakce se rovná součtu protonových čísel všech částic vzniklých při reakci (protonová čísla udávají velikost kladného náboje částic).  spojený zákon zachování hmotnosti a energie. Jaderné reakce podobně jako v chemii zapisujeme rovnicemi, součty nukleonových a protonových čísel na obou stranách rovnice jsou stejné.

3 Nukleony v jádru jsou k sobě vázány jadernými silami, které jsou mnohem větší než odpudivé elektrické síly mezi kladnými protony. Jaderné síly mají velmi krátký dosah, řádově jen 10 −15 m. Kdybychom chtěli jádro rozdělit na jednotlivé nukleony, museli bychom dodat energii, potřebnou k překonání těchto jaderných sil. Tato energie je milionkrát větší než energie potřebná k chemickým reakcím. Jedním ze zcela originálních Einsteinových objevů byla rovnice, vyjadřující vztah mezi hmotností těles a jejich energií. Podle klasické fyziky mezi oběma veličinami žádná souvislost neexistuje. S rozvojem jaderné fyziky se však ukázalo, že taková souvislost nejen existuje, ale že může mít nedozírné důsledky pro celé lidstvo. Populární rovnici můžeme vyjádřit slovy tak, že každé změně celkové energie soustavy E odpovídá změna její hmotnosti m (přičemž c je rychlost světla ve vakuu, tj. 300 000 km/s = 3×10 8 m/s). Přitom nezáleží na způsobu, jakým ke změně energie došlo (změna rychlosti, polohy, přeměny jader aj.). Každý kousek hmoty obsahuje podle Einsteinovy rovnice obrovské množství energie, prakticky využít však dovedeme jen její nepatrnou část.

4 Při jaderných reakcích se mohou přeměňovat jádra jednoho nuklidu v jádra jiných nuklidů. Přitom zůstává elektrický náboj i počet nukleonů stejný před reakcí i po reakci. Jaderné reakce zapisujeme rovnicemi. Na levé straně zapisujeme označení nuklidů do reakce vstupujících a na pravé straně označení nuklidů z reakce vystupujících. Směr reakce označujeme šipkou. Při chemických i jaderných reakcích se může uvolňovat energie. Nukleony jsou v atomovém jádře vázány obrovskými jadernými silami. Energie uvolněná při jaderných reakcích je milionkrát větší než u reakcí chemických. Albert Einstein vypočetl, že energie obsažená v nějaké látce souvisí s její hmotností podle rovnice: kde E je energie obsažená v látce (v joulech), m je hmotnost látky (v kilogramech) a c je rychlost světla ve vakuu (= 300 000 km/s). Otázky a úlohy k opakování – učebnice strana 135.