【知识点详解】
1. 原子结构:原子是由带正电的原子核和带负电的电子组成的。原子核内部包含两种粒子,即质子(带正电)和中子(不带电)。质子和中子统称为核子。
2. 原子核能:当原子核发生变化时,可以释放出巨大的能量,这就是核能或原子能。它是通过改变原子核的结构来获取的。
3. 裂变:核裂变是指一个质量较大的原子核在受到中子撞击后分裂成两个或多个中等质量的核,同时释放出大量能量。例如,铀-235在受到中子轰击后会发生裂变。1千克铀-235裂变释放的能量相当于2.5×10^6倍1千克标准煤完全燃烧的能量。
4. 链式反应:裂变过程中,被分裂的原子核会放出新的中子,这些中子可以引发更多原子核的裂变,形成连续的反应链,即链式反应。如果不加以控制,这种反应会在短时间内释放大量能量,可能导致原子弹爆炸。
5. 原子弹原理:原子弹利用不受控制的链式反应,瞬间释放大量核能,造成剧烈爆炸。爆炸时会产生强光、火球、蘑菇状烟云和强烈的声波。
6. 核反应堆:为了和平利用核能,人们设计了核反应堆,通过控制链式反应的速度,使核能在较长时间内稳定释放。核反应堆的建设和运行涉及核物理、材料科学、电子学和自动控制等多个领域的技术。
7. 核聚变:核聚变是质量较小的原子核结合成质量较大的原子核的过程,也会释放核能。聚变需要在极高的温度(如太阳内部的温度)下才能发生,因此也被称为热核反应。聚变能比裂变能产生更大的能量密度。
8. 氘氚聚变:氘核与氚核结合成氦核的聚变反应是典型的核聚变反应,它释放的能量比同等质量的铀裂变更大。太阳的能源主要来源于氢的聚变,尤其是氘和氚的聚变。
总结:本章节主要介绍了核能的基本概念,包括原子结构、裂变和聚变反应,以及核能如何通过链式反应和核反应堆被和平利用。同时,提到了原子弹的工作原理和聚变反应在太阳能源中的作用。这些知识点对于理解核能的性质和应用至关重要。