Giáo án vật lý 12 - Phản ứng nhiệt hạch

PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH I.MỤC TIÊU: - Nắm được phản ứng nhiệt hạch và điều kiện thực hiện phản ứng nhiệt hạch xảy ra. - Bàiết phản ứng nhiệt hạch xảy ra trong vũ trụ v NGUYÊN NHÂN của nĩ. II.CHUẨN BỊ: - Gio vin: Chuẩn bị cc kiến thức lin quan - Học sinh: HS ôn lại những kiến thức về phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng. III.TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: 1) Bài cũ. Có thể GV hỏi vấn đáp các câu hỏi 1, 2 và 3 (trắc nghiệm) hoặc gọi HS lên giải bài tập 4 (SGK) của Bài 56 "Phản ứng PHÂN hạch" 2) Bài mới: Hoạt động 1. Phản ứng nhiệt hạch Trên cơ sở kiến thức nắm được về phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng, GV trình by v đưa ra định nghĩa khái niệm phản ứng nhiệt hạch (như SGK); dẫn dắt để HS nắm được điều kiện để phản ứng nhiệt hạch xảy ra. Hoạt động của GV Hoạt động của HS a) Phản ứng nhiệt hạch - GV nhắc lại bài cũ (bài 54) và hỏi HS có mấy lại phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng? HS nhớ lại kiến thức về phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng, lắng nghe sự gợi mở của GV để đưa Nêu tên các loại đó? GV lưu ý với HS rằng: Khc với phản ứng PHÂN hạch, phản ứng nhiệt hạch l sự tổng hợp hai hạt NHÂN nhẹ; vì thế phản ứng nhiệt hạch cịn được gọi là "phản ứng tổng hợp hạt nhân" GV đưa ra ví dụ (57.1) SGK: 2 2 3 1 1 1 2 0H H He n   và tỏa năng lượng 4MeV; sau đó GV đưa ra ví dụ hai phản ứng (57.2) và (57.3) SGK để minh họa thm. - GV cho HS giải C5 SGK? Hướng dẫn HS: + Tính số hạt NHÂN N trong 1kg theo mHe v m  WHe + Theo Bài 54, WU = 7,58.1014 J + Suy ra He U W W b) Điều kiện thực hiện phản ứng nhiệt hạch GV trình by sự phản ứng tổng hợp hạt nhân như SGK và nêu câu hỏi cho HS: - Điều kiện thực hiện phản ứng tổng hợp hạt ra phương án trả lời. - Có hai loại phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng, đó là: + Hai hạt NHÂN nhẹ (như hiđrô, hêli) hợp lại thành hạt nhân nặng hơn và chỉ xảy ra ở nhiệt độ cao, gọi là phản ứng nhiệt hạch. + Một hạt NHÂN nặng vỡ tHÀNH hai mnh nhẹ hơn, gọi là phản ứng phân hạch. - Số hạt NHÂN trong 1 kg heli l: 27 1 4,0015.1,66.10 HemN m   - Tổng năng lượng tỏa ra: WHe = 17,5.N (MeV) Tính toán ta được: WHe  2,63.1027 MeV  4,22.1014 J  130,56 (1 1,6.10 )JHeW MeV W   - Tổng hợp hạt nhân chỉ xảy ra ở nhiệt độ rất cao. Vì rằng, ở nhiệt độ ấy các hạt nhân tích điện dương được Câung cấp một động năng đủ lớn thắng lực đẩy Câu-lông tạo ưu thế cho lực hạt nhân là gì? giải thích? GV lưu ý thm: ngồi điều kiện nhiệt độ cao cịn hai điều kiện nữa để cho phản ứng nhiệt hạch xảy ra: + Mật độ hạt nhân (n) trong plasma đủ lớn + Thời gian duy trì () trạng thái plasma ở nhiệt độ cao phải đủ lớn. nhân, làm chúng kết hợp với nhau thành hạt nhân nặng hơn. Hoạt động 2. Phản ứng nhiệt hạch trong vũ trụ: Cần lm cho HS hiểu rằng phản ứng nhiệt hạch trong lịng mặt trời v cc ngơi sao trong vũ trụ l nguồn năng lượng Mặt Trời. GV có thể đặt câu hỏi cho HS: Tại sao Mặt Trời có thể tỏa ra mức lượng năng lượng rất lớn một cách liên tục qua rất nhiều thế kỉ mà không bị suy giảm? Sau đó GV giải thích nguồn gốc năng lượng Mặt Trời và các ngôi sao - HS lắng nghe cách đặt vấn đề của GV và liên tưởng đến nguyên nhân năng lượng Mặt Trời có liên quan đến phản ứng nhiệt hạch hay không . - HS tiếp nhận thơng tin từ GV. Hoạt động 3. Thực hiện phản ứng nhiệt hạch trên Trái Đất GV làm cho HS hiểu trên Trái Đất, con người đ thực hiện được phản ứng nhiệt hạch dưới dạng không kiểm soát được; Các nhà khoa học đ v đang nghiên cứu kiểm soát được phản ứng nhiệt hạch, nhằm đưa năng lượng thu được của phản ứng vào sử dụng phục vụ cho lợi ích của con người. GV trình by mục a và mục b như SGK . GV nu Câu hỏi cho HS suy nghĩ, trả lời: - Làm thế nào thực hiện được phản ứng nhiệt hạch dưới dạng kiểm soát được? GV lưu ý thm: Phương án trả lời là đúng, nhưng thực hiện thì gặp nhiều khĩ khăn, đó là: + Xy dựng lị phản ứng nhiệt hạch tốn km v lị cĩ tính PHÓNG xạ mạnh; + Lị phản ứng nhiệt hạch khơng thể cch nhiệt tuyệt đối được, do vậy nó trở thành trung tâm ô nhiễm về nhiệt. G V hướng dẫn HS đọc phần chữ nhỏ ở Câuối bài để Bàiết dự báo của các nhà khoa học về phản ứng nhiệt hạch kiểm soát được trong tương lai. HS lắng nghe GV trình by về thực hiện phản ứng nhiệt hạch trn Tri Đất, đưa ra phương án trả lời những vấn đề do GV đưa ra. - Phương án tra lời có thể là: + Thực hiện ở nhiệt độ cao (hàng chục triệu độ) + Trong một thể tích giới hạn chứa đầy đơteri hoặc hỗn hợp đơteri-liti, cách nhiệt hoàn toàn với bên ngoài. Dự báo của các nhà khoa học là phải có thời gian 25 đến 50 năm nữa thì vấn đề về năng lượng nhiệt hạch mới có thể được sử dụng phục vụ cho lợi ích con người. Hoạt động 4: CỦNG CỐ - HƯỚNG DẪN VỀ NHÀ. Gio vin ghi nhớ cho HS rằng: + Có hai loại phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng (phản ứng phân hạch và phản ứng nhiệt hạch), gọi là năng lượng hạt nhân. + Sự phân hạch có tính chất dây chuyền tỏa ra năng lượng rất lớn nhưng kiểm soát được nhờ lị phản ứng hạt NHÂN; nhưng phản ứng nhiệt hạch, con người mới chỉ thực hiện được phản ứng này dưới dạng không kiểm soát được. + Hướng dẫn HS làm các bài tập (trắc nghiệm) 1 và 2 ở Câuối bài (SGK) - Về nhà xem Bài đọc thêm: trị phản ứng hạt NHÂN Đà Lạt. IV. Rút kinh nghiệm – Bổ sung: