А будет ли влиять на изменение внутренней энергии тот фактор, что в делении будет участвовать разное количество ядер урана?

Для начала ответим на несколько вопросов

Вопросы учителя	ответы учеников
Строение атома по Резерфорду
Почему это строение называется планетарной моделью атома?
Из каких частиц состоит ядро атома?
Какой из этих частиц имеет заряд, и какой?
Как электрически взаимодействуют друг с другом протоны в ядре?
Тогда какие же силы удерживают нуклоны в ядре?
Что такое радиоактивность?
Что собой представляют α-, β-частицы?

Итак, начинаем рассказ о предыстории вопроса. Мы с вами недавно узнали, что некоторых химические элементы при радиоактивном распаде превращаются в другие химические элементы. А как вы думаете, что будет, если в ядро атома некоторого химического элемента направить какую-нибудь частицу, ну, например, нейтрон в ядро урана.

Ответ:

В 1939 году немецкими учеными Отто Ганом и Фрицем Штрассманом   было открыто деление ядер урана. Они установили, что при бомбардировке урана нейтронами возникают элементы средней части периодической системы – радиоактивные изотопы бария (Z = 56), криптона (Z = 36) и др.

Рассмотрим более подробно процесс деления ядра урана при бомбардировке нейтроном по рисунку. Нейтрон, попадая в ядро урана, поглощается им. Ядро возбуждается и начинает деформироваться подобно жидкой капле.

Ядро приходит в состояние возбуждения и начинает деформироваться. Почему ядро разрывается на 2 части? Под действием каких сил происходит разрыв?

Какие силы действуют внутри ядра?

Ответ:

Под действием электростатических сил отталкивания ядро разрывается на две части, которые разлетаются в разные стороны и излучают при этом 2-3 нейтрона.

 Оно растягивается до тех пор, пока электрические силы отталкивания не начнут преобладать над ядерными.  Ядро разрывается на два осколка,  выбрасывая при этом два или три нейтрона. Такова технология деления ядра урана.

 Осколки разлетаются с очень большой скоростью. Получается, что часть внутренней энергии ядра переходит в кинетическую энергию разлетающихся осколков и частиц. Осколки попадают в окружающую среду. Как вы думаете, что происходит с ними?

Ответ:

Чтобы не нарушать закон сохранения энергии, мы должны сказать, что произойдет с кинетической энергией?

Ответ:

Можно ли заметить, что внутренняя энергия среды изменилась?

Ответ:

А будет ли влиять на изменение внутренней энергии тот фактор, что в делении будет участвовать разное количество ядер урана?

Из курса химии, вы знаете, что реакции могут происходит как с поглощением энергии, так и выделением. Что мы скажем о протекании реакции деления ядер урана?

Ответ:

Уран встречается в природе в виде двух изотопов: U  (99,3 %) и U (0,7 %).  При этом реакция деления U наиболее интенсивно идет на медленных нейтронах, в то время как ядра U просто поглощают нейтрон, и деление не происходит. Поэтому основной интерес представляет реакция деления ядра U. В настоящее время известны около 100 различных изотопов с массовыми числами примерно от 90 до 145, возникающих при делении этого ядра. Две типичные реакции деления этого ядра имеют вид:

Обратим внимание,  что энергия, выделяющаяся при делении ядер урана огромна.  Например, при полном делении всех ядер, содержащихся в 1 кг урана, выделяется такая же энергия, как и при сгорании 3000 т угля. При том эта энергия может выделиться мгновенно.

Выяснили, что произойдет с осколками, а как поведут себя нейтроны?

 При делении ядра урана-235, которое вызвано столкновением с нейтроном, освобождается 2 или 3 нейтрона. При благоприятных условиях эти нейтроны могут попасть в другие ядра урана и вызвать их деление. На этом этапе появятся уже от 4 до 9 нейтронов, способных вызвать новые распады ядер урана и т. д. Такой лавинообразный процесс называется цепной реакцией. (Запись в тетрадь: Цепна́я я́дерная реа́кция — последовательность ядерных реакций, каждая из которых вызывается частицей, появившейся как продукт реакции на предыдущем шаге последовательности). Схема развития цепной реакции деления ядер урана рассмотрим более подробно по видеофрагменте в замедленном темпе для более детального рассмотрения

Мы видим, что общее число свободных нейтронов в куске урана лавинообразно увеличивается со временем. К чему это может привести?