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2020高考核聚變和核裂變的知識點

來源:高考網整理 2019-10-19 21:35:28

  2020年高考即將開戰(zhàn),你準備好了嗎?對于高中物理成績不好的同學來說,熟悉復習資料的積累要隨時整理。高考網小編為各位考生整理了一些高考物理必備的知識點,供大家參考閱讀!

  什么是核聚變?

  核聚變又稱核融合、融合反應、聚變反應或熱核反應。

  核聚變的核一般是指由質量小的原子,主要是指氘,在一定條件下(如超高溫和高壓),只有在極高的溫度和壓力下才能讓核外電子擺脫原子核的束縛,讓兩個原子核能夠互相吸引而碰撞到一起,發(fā)生原子核互相聚合作用,生成新的質量更重的原子核(如氦)。

  中子雖然質量比較大,但是由于中子不帶電,因此也能夠在這個碰撞過程中逃離原子核的束縛而釋放出來,大量電子和中子的釋放所表現出來的就是巨大的能量釋放。

2020高考核聚變和核裂變的知識點1
 

  核聚變是一種核反應的形式。原子核中蘊藏巨大的能量,原子核的變化(從一種原子核變化為另外一種原子核)往往伴隨著能量的釋放。

  核聚變是核裂變相反的核反應形式。核聚變燃料可來源于海水和一些輕核,所以核聚變燃料是無窮無盡的。 人類已經可以實現不受控制的核聚變,如氫彈的爆炸。

  科學家正在努力研究可控核聚變,以期望利用核聚變來發(fā)電,核聚變可能成為未來的能量來源。太陽輻射就是典型的核聚變。

  核聚變方程

  核聚變方程wuli.in有很多,典型的核聚變方程如下圖所示:2020高考核聚變和核裂變的知識點2

  核子氘與核子氚碰撞后合成氦,并產生一個中子,并釋放能量。

  為何核聚變釋放能量

  根據愛因斯坦的質能方程,△E=△mc2可知:

  能量的虧損,會引起巨大的能量,且比例系數為光速的平方。

  小核的核聚變過程中,存在著質量虧損。如上述核聚變方程式所示,存在質量虧損,因此釋放能量。

  核聚變發(fā)電

  核聚變發(fā)電是一種利用原子核聚變反應產生熱能,然后利用熱能發(fā)電的技術。

  它是21世紀正在研究中的重要技術,主要是把聚變燃料加熱到1億度以上高溫,讓它產生核聚變,然后利用熱能發(fā)電。與核裂變相比,熱核聚變不但資源無限易于獲得,其安全性也是核裂變反應堆無法與之相比的。熱核反應堆如果在事故狀態(tài)釋能增加時,等離子體與放電室壁的相互作用強度則增大,由此進人等離子體的雜質隨之增加。從現有科學技術來看,核聚變發(fā)電的最終實現還需很長的時間。

  對比核裂變,核聚變發(fā)電的優(yōu)勢:氘是從海水里萃取出來的,氚來自金屬鋰,這是土壤里的一種常見元素。一加侖海水可提供相當于300加侖汽油產生的能量,50杯海水產生的燃料所含的能量,相當于2噸煤。

  核聚變電站將不會產生碳,而且生成的放射性副產品也比當前的核電站更少,儲存方法也更簡單。核聚變電站的核反應堆失控或‘坍塌’,也不會造成危險。因此,核聚變能將對環(huán)境和經濟都有利。國家點火裝置只是第一步,要達到這個目標,科研人員還要進行更多研究和技術開發(fā)工作。

2020高考核聚變和核裂變的知識點3



  核聚變與核裂變

  從高中物理學習的角度來分析,最簡單的判別:

  核聚變是小核變大核,而核裂變是大核變小核。

  無論是小核變大核的核聚變,還是大核變小核核裂變,都是能量釋放的過程,都存在質量虧損。

  核聚變與氫彈

  氫彈是核武器的一種,是利用原子彈爆炸的能量點燃氫的同位素氘(D)、氚(T)等質量較輕的原子的原子核發(fā)生核聚變反應(熱核反應)瞬時釋放出巨大能量的核武器。

  氫彈又稱聚變彈 、熱核彈、熱核武器。氫彈的殺傷破壞因素與原子彈相同,但威力比原子彈大得多。

  氫彈的運載工具一般是導彈或飛機。為使武器系統(tǒng)具有良好的作戰(zhàn)性能,要求氫彈自身的體積小、重量輕、威力大。

  因此,比威力的大小是氫彈技術水平高低的重要標志。

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