مدونة التربية و التعليم في الجزائر – دروس، فروض، نتائج امتحانات مدونة التربية والتعليم في الجزائر | تحضير الدروس، فروض واختبارات، نتائج البكالوريا وBEM، مسابقات التوظيف، والتوجيه المدرسي للطلاب وأولياء الأمور.
الجسميات الحرة والتفاعلات النووية — الانشطار والاندماج — السنة الثالثة ثانوي (بكالوريا) — شعبة علوم تجريبية — العلوم الفيزيائية — المنهاج الجزائري
تطلق التفاعلات النووية كميات هائلة من الطاقة نتيجة إعادة ترتيب النوكليونات داخل النواة. هناك نوعان رئيسيان من التفاعلات النووية: الانشطار والاندماج. هذا الدرس ضمن مقرر البكالوريا لشعبة علوم تجريبية.
أولاً: تعريف التفاعل النووي
التفاعل النووي هو عملية تحول نواة أو أكثر إلى نوى أخرى مختلفة، ويصاحبه عادة انبعاث أو امتصاص طاقة هائلة. يكتب التفاعل النووي بالشكل:
A₁Z₁X₁ + A₂Z₂X₂ → A₃Z₃X₃ + A₄Z₄X₄ + …
قوانين الحفظ: ΣA = ثابت، ΣZ = ثابت.
ثانياً: الانشطار النووي (Fission Nucléaire)
الانشطار النووي هو انقسام نواة ثقيلة (مثل اليورانيوم 235) إلى نوى أخف وزناً عند قصفها بنيوترون، مع تحرير طاقة كبيرة ونيوترونات إضافية.
مثال — انشطار اليورانيوم 235:
23592U + 10n → 13956Ba + 9436Kr + 310n + طاقة
النيوترونات المنبعثة يمكنها أن تسبب انشطار نوى أخرى → تفاعل تسلسلي (Réaction en Chaîne).
تطبيقات: المفاعلات النووية (توليد الكهرباء)، القنبلة الذرية.
ثالثاً: الاندماج النووي (Fusion Nucléaire)
الاندماج النووي هو اتحاد نواتين خفيفتين لتكوين نواة أثقل مع تحرير طاقة هائلة. يتطلب درجات حرارة عالية جداً (ملايين الدرجات).
مثال — اندماج الديوتيريوم والتريتيوم:
21H + 31H → 42He + 10n + طاقة
الاندماج النووي هو مصدر طاقة الشمس والنجوم. تطبيقاته: القنبلة الهيدروجينية، مشاريع الطاقة الاندماجية (مثل ITER).
رابعاً: الطاقة النووية وحسابها
طاقة التفاعل النووي تُحسب باستخدام معادلة أينشتاين: E = Δm × c²
حيث Δm هو نقص الكتلة (défaut de masse)، c = 3×10⁸ m/s.
وحدة الطاقة المستخدمة في الفيزياء النووية: الإلكترون فولط (eV). 1 eV = 1.6 × 10⁻¹⁹ J. 1 MeV = 10⁶ eV.
خامساً: مثال بكالوريا
تمرين بكالوريا (دورة 2021): في تفاعل الانشطار: 23592U + 10n → 9436Kr + 13956Ba + 310n
المعطيات: كتلة U-235 = 235.0439 u، كتلة Kr-94 = 93.9154 u، كتلة Ba-139 = 138.9088 u، كتلة n = 1.00866 u، 1u = 931.5 MeV/c²
1. احسب نقص الكتلة Δm.
2. احسب الطاقة المحررة بالMeV.
الحل:
1. الكتلة الابتدائية: mi = 235.0439 + 1.00866 = 236.05256 u
الكتلة النهائية: mf = 93.9154 + 138.9088 + 3×1.00866 = 93.9154 + 138.9088 + 3.02598 = 235.85018 u
نقص الكتلة: Δm = mi − mf = 236.05256 − 235.85018 = 0.20238 u
2. الطاقة: E = Δm × 931.5 = 0.20238 × 931.5 ≈ 188.5 MeV
خلاصة
التفاعلات النووية مصدر طاقة هائل. الانشطار النووي يُستخدم حالياً في محطات الطاقة النووية، بينما الاندماج النووي لا يزال قيد التطوير ويُعتبر مصدر الطاقة المستقبلي النظيف والآمن.
دروس مشابهة
- العلوم الفيزيائية — القوى: مفهوم القوة (ملخص) — السنة الثالثة ثانوي
- الناقلية في المحاليل المائية: أنواعها وقياسها – العلوم الفيزيائية – الثانية ثانو
- الضغط في السوائل والغازات (مفهوم الضغط ومبدأ باسكال وتطبيقاته) — العلوم الفيزيائ