52. Строение атомов. Опыты Резерфорда. Постулаты Бора. Модель атома водорода по Бору.

Модель атома Томсона1903 г.- Дж. Томсоном выдвинута модель строения атома. Атом имеет форму шара. По всему объему атома с постоянной плотностью распределен положительный заряд. Внутри расположены электроны.В целом атом электрически нейтрален.Когда электроны колеблются относительно центра сферы, атом излучает свет. Согласно данной модели атом представляет собой систему зарядов в центре которой расположено тяжелое положительно заряженное ядро зарядом +ze, где z – это число указывающее порядковый номер в таблице Менделеева, а е – элементарный заряд. Вокруг ядра вращается z маленьких электронов с отрицательным зарядом –е, которые распределены по всему объему атома. Опыт Резерфорда по рассеянию альфа-частиц1906 г. - Э. Резерфорд проводит опыты для проверки состоятельности модели атома Томсона: В вакууме в свинцовом стакане располагался источник радиоактивного излучения (альфа-частиц) – полоний(Ро). Тонкая золотая фольга бомбардировалась положительнозаряженными альфа-частицами. На экране регистрировались вспышки от попадания на него альфа-частиц.Кроме основного экрана следы от альфа-частиц были зафиксированы и на боковых экранах. Из опытов Резерфорда непосредственно вытекает планетарная модель атома. В центре расположено положительно заряженное атомное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома. В целом атом нейтрален. Поэтому число внутриатомных электронов, как и заряд ядра, равно порядковому номеру элемента в периодической системе. Ясно, что покоится, электроны внутри атома не могут, так как они упали бы на ядро. Они движутся вокруг ядра, подобно тому, как планеты обращаются вокруг Солнца.

Постулаты БОРА.Атом может находитьсятолько в особенных стационарных, или квантовых состояниях, каждому из которых отвечает определенная энергия. В стационарном состоянии атом не излучает электромагнитных волн. 1) атому свойственны устойчивые состояния с соответствующими значениями энергии E₁, E₂,…,E_nв которой он не излучает и не поглощает электромагнитных волн. При этом движется вокруг ядра по определенным стационарным орбитам, момент импульса который равен величине . - условие квантования орбит, где n – главное квантовое число определяющее номер стационарных орбит. 2) при переходе из одного стационарного состояния в другое состояние (при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую) атом излучает или поглощает квант энергии , величина которой определяется разностью энергетического стационарного состояния атома . Строение атома водорода. Имеем положительно заряженное ядро. По 2 закону Ньютона: , где m – масса электрона, - центростремительное ускорение электрона, движущегося со скоростью по орбите радиусом , - кулоновская сила. Условие квантования орбит: . - радиус n-ой орбиты электрона, . . Полная энергия (n=1,2,3…).Если E>0 – электрон, пролетает вблизи ядра и удаляется снова на бесконечность, E<0 – электрон связан с ядром.

53. Ядерные реакции деления и синтеза. Ядерная энергетика.

Ядерной реакцией называется искусственное превращение атомных ядер в результате их взаимодействия друг с другом или с элементарными частицами. В результате деления могут возникать и другие продукты реакции: лёгкие ядра (в основном альфа-частицы), нейтроны и гамма-кванты. Деление бывает спонтанным (самопроизвольным) и вынужденным (в результате взаимодействия с другими частицами, прежде всего, с нейтронами). Деление тяжёлых ядер — экзоэнергетический процесс, в результате которого высвобождается большое количество энергии в виде кинетической энергии продуктов реакции, а также излучения.Деление ядер служит источником энергии в ядерных реакторах и ядерном оружии. При ядерных реакциях выполняются законы сохранения:1) закон сохранения числа нуклонов (массового числа) . 2)закон сохранения зарядового числа (заряда): . 3) закон сохранения релятивисткой полной энергии: . 4) закон сохранения импульса: . Ядерные реакции классифицируются по следующим признакам: 1) по роду участвующих в реакции частиц (бомбардирующих частиц) (реакция под действием нейтронов). 2) по энергии бомбардирующих частиц (реакции при малых энергиях, при средних энергиях). 3) по роду участвующих в реакции ядер (реакция на легких ядрах, средних ядрах). 4) по характеру происходящих ядерных превращений (реакция и испускания заряженных частиц). Ядерная реакция синтеза — процесс слияния двух атомных ядер с образованием нового, более тяжелого ядра.Кроме нового ядра, в ходе реакции синтеза, как правило, образуются так же различные элементарные частицы и (или) кванты электромагнитного излучения.Без подвода внешней энергии слияние ядер невозможно, так как положительно заряженные ядра испытывают силы электростатического отталкивания — это так называемый «Кулоновский барьер». Для синтеза ядер необходимо сблизить их на расстояние порядка 10⁻¹⁵ м, на котором действие сильного взаимодействия будет превышать силы электростатического отталкивания. Это возможно в случае, если кинетическая энергия сближающихся ядер превышает кулоновский барьер.Ядерная энергетика (атомная энергетика) — это отрасль энергетики, занимающаяся производствомэлектрической и тепловой энергии путём преобразования ядерной энергии.

Обычно для получения ядерной энергии используют цепную ядерную реакцию деления ядер урана-235 илиплутония. Ядра делятся при попадании в них нейтрона, при этом получаются новые нейтроны и осколки деления. Нейтроны деления и осколки деления обладают большой кинетической энергией. В результате столкновений осколков с другими атомами эта кинетическая энергия быстро преобразуется в тепло.