第7节 能量的转化与守恒核能

1、1、原子是由什么组成？、原子是由什么组成？2、原子核是由什么组成？、原子核是由什么组成？原子核原子核核外电子核外电子质子质子中子中子卢瑟福提出的原子核式结构（每个电（每个电 子带一个子带一个负电荷负电荷）（每一个质子带一个单位的（每一个质子带一个单位的正电荷正电荷）（不带电）（不带电）复习提问复习提问 不同种类的原子，其核内质子数和中子数是不同不同种类的原子，其核内质子数和中子数是不同的，的，同种原子其核内质子数与中子数不一定相同同种原子其核内质子数与中子数不一定相同原子的组成原子的组成原子种类原子种类原子核原子核核外电子数核外电子数质子数质子数中子数中子数氢氢(H)101氦氦(He)222氮

2、氮(N)777氧氧(O)888铁铁(Fe)263026铀铀 (U235)9214392 质子和中子的质量远大于电子质子和中子的质量远大于电子元素的相对原子质量元素的相对原子质量=质子数质子数+中子数中子数不一定所不一定所有的原子有的原子核内都有核内都有中子中子核能：使原子核分裂或聚合放出的能量核能的开发和利用可以采用两种方法： 裂变裂变 聚变聚变(1)裂变：把质量较大的原子核分裂成质量较小的核释放出核能的反应。 科学家们发现用中子轰击铀235时，铀核会分裂成大小差不多的两部分，这种现象叫做裂变裂变. 1kg铀全部发生裂变，释放出的能量 超过2000t的煤完全燃烧所放出能量.链式反应 用中子轰击

3、铀核，使铀核发生裂变，放出能量. 铀核分裂时，还同时放出23个中子，又可以轰击其它铀核，使它们也发生裂变.从而引起更多的铀核发生裂变.于是 导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量核能。这种现象叫做链式反应. 链式反应 用中子轰击铀核，使铀核发生裂变，放出能量. 铀核分裂时，还同时放出23个中子，又可以轰击其它铀核，使它们也发生裂变.从而引起更多的铀核发生裂变.于是 导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量核能。这种现象叫做链式反应.*如果对裂变的链式反应不加控制，在极如果对裂变的链式反应不加控制，在极短的时间里内就会释放出巨大的核能，短的时间里内就会释放出巨大的核能，发生猛烈的爆炸。例如：发生猛烈的

4、爆炸。例如：原子弹原子弹我国第一颗原子弹爆炸时形成的蘑菇云我国第一颗原子弹爆炸时形成的蘑菇云我国用了短短4年时间完成了原子弹的研制工作，并于1964年10月16日成功地爆炸了第一颗 原原子弹子弹 裂变的应用裂变的应用* 如果控制链式反应速度，使核能缓慢的平如果控制链式反应速度，使核能缓慢的平稳的释放出来，就能和平利用了。能缓慢、稳的释放出来，就能和平利用了。能缓慢、平稳地释放核能的装置叫平稳地释放核能的装置叫核反应堆核反应堆核能发电的原理：核能发电的原理：核电站利用核能发电核电站利用核能发电核电站的核心是核反应堆核电站的核心是核反应堆核核能能热热能能机机械械能能电电能能核能发电核能发电的原理：

5、的原理： 利用核能发电是人们利用核利用核能发电是人们利用核能的一个重要方向。目前，世界能的一个重要方向。目前，世界上已经利用核裂变原理建成了许上已经利用核裂变原理建成了许多核能发电站。多核能发电站。核聚变：较质量较轻的核结合成核聚变：较质量较轻的核结合成质量较大的核释放出核能的反应质量较大的核释放出核能的反应由于聚变必须在由于聚变必须在超高温度超高温度 下才能进行，所下才能进行，所以核聚变也叫以核聚变也叫热核反应热核反应。热核反应需要的温度很高一般要热核反应需要的温度很高一般要1106 以上以上温度越高，热核反应也进行的越快。温度越高，热核反应也进行的越快。 一定质量的氘核和氚核聚变时放出的能

6、量要比等量的铀核裂变时放出的能量大几倍.聚变的应用聚变的应用 * 利用轻核聚变可制成氢弹（其威力比原子弹更利用轻核聚变可制成氢弹（其威力比原子弹更为巨大）为巨大）引爆引爆裂变反应裂变反应聚变反应聚变反应1967年6月17日又成功地爆炸了第一颗氢弹 *和平利用聚变产生的核能是非常吸引人的重和平利用聚变产生的核能是非常吸引人的重大课题，大课题，我国的可控核聚变装置我国的可控核聚变装置“中国环流器中国环流器1号号”已取得不少研究成果已取得不少研究成果.受控核聚变：作为一种新能源，有着显著的特点，受控核聚变：作为一种新能源，有着显著的特点，一是核燃料丰富，二是不污染环境一是核燃料丰富，二是不污染环境。

7、但是核聚变。但是核聚变需要在极高的温度下才能进行，需要在极高的温度下才能进行，现在人类还不能现在人类还不能象控制核裂变那样控制核聚变。象控制核裂变那样控制核聚变。虽然现阶段在这虽然现阶段在这方面已取得一定的成果，但要真正安全、和平地方面已取得一定的成果，但要真正安全、和平地利用核聚变，还要经过长期的努力。利用核聚变，还要经过长期的努力。核能核能 裂变裂变质子质子中子中子核外电子核外电子原子核原子核 聚变聚变应用应用 原子弹原子弹核电站核电站 氢弹氢弹 获得核能的途径有获得核能的途径有：裂变：把质量较大的原子核分裂成质量较小的核释放出核能的反应。 聚变：较质量较轻的核结合成质量较大的核聚变：较质

8、量较轻的核结合成质量较大的核释放出核能的反应释放出核能的反应核能：使原子核分裂或聚合放出的能量 我国第一座核电站我国第一座核电站浙江秦山核电站，浙江秦山核电站，于于1991年建成发电。年建成发电。核电站大亚湾核电站大亚湾核电站田湾核电站田湾核电站 岭澳核电站岭澳核电站 核电站的优缺点：核电站的优缺点：优点：优点：1.核电站只需消耗很少的核燃料，核电站只需消耗很少的核燃料，就可以产生大量的电能。就可以产生大量的电能。2.核电站不排放烟尘和二氧化碳、核电站不排放烟尘和二氧化碳、二氧化硫等有害气体，对环境的污二氧化硫等有害气体，对环境的污染比火力发电站小得多。染比火力发电站小得多。3.从长远看，核能

9、发电成本低于火从长远看，核能发电成本低于火力发电。力发电。缺点：缺点：现在世界上运行的核电站现在世界上运行的核电站 都是通过受控裂都是通过受控裂变释放的能量发电的，但是，核裂变使用的核燃变释放的能量发电的，但是，核裂变使用的核燃料储量非常有限，开采成本高，存在着临界事故料储量非常有限，开采成本高，存在着临界事故和放射性物质泄露等潜在问题，且核裂变所生成和放射性物质泄露等潜在问题，且核裂变所生成的核废料可能对环境造成污染。的核废料可能对环境造成污染。逆向思考法“裂变”和“聚变”是两个相反的过程在物理学中我们经常会遇到一些问题，不但要知道它的“正”过程，而且要知道它的“反过程” 奥斯特在发现了电流

10、的磁效应以后，法拉第在思考中逐渐形成了一种想法：既然电会产生磁，那么磁能不能产生电呢？法拉第经过多年的实验，终于发现了电磁感应现象法拉第就是运用了“逆向思考法”大胆地提出了猜想，然后再通过实验验证，得出结论同学们在学习中，不但经常同学们在学习中，不但经常要要“正向正向”思考，而且也要思考，而且也要“逆向逆向”思考，这样才能举一思考，这样才能举一反三，把知识掌握好，运用灵反三，把知识掌握好，运用灵活活自然界中的热核反应 自然界中，太阳内部的温度高达摄氏1千万度以上， 太阳辐射出的光和热，正是由聚变反应释放的核能转化而来的.可以说，地球上的人类每天都享用着聚变释放出的能量.*5、获得核能的两条途径是、获得核能的两条途径是 _和和_。6.核电站是利用核电站是利用_ 来发电的。它的核心设备是来发电的。它的核心设备是_，优点是只需消耗很少的，优点是只需消耗很少的_，就可以产生大量的就可以产生大量的_能。能。 聚变聚变 裂变裂变燃料燃料 电电核能核能核反应堆核反应堆7.从核能到电能，下列能量转化过程中正确的