4 energy
Download
1 / 61

4 - PowerPoint PPT Presentation


  • 226 Views
  • Updated On :

หน่วยการเรียนรู้ที่ 4 เรื่อง พลังงาน ( Energy ). วิทยาศาสตร์ (ว 40216) ฟิสิกส์ ม.6. พลังงานนิวเคลียร์ ( nuclear energy ). 1. พลังงานนิวเคลียร์ ( nuclear energy ) 2. กัมมันตภาพรังสี ( radioactivity ). ผลการเรียนรู้. 1. อธิบายปฏิกิริยานิวเคลียร์ ปฏิสัมพันธ์ระหว่างสสารและพลังงานได้

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' 4' - Solomon


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
4 energy l.jpg

หน่วยการเรียนรู้ที่ 4เรื่อง พลังงาน (Energy)

วิทยาศาสตร์ (ว 40216) ฟิสิกส์ ม.6


Nuclear energy l.jpg
พลังงานนิวเคลียร์ (nuclear energy)

  • 1. พลังงานนิวเคลียร์ (nuclear energy)

  • 2. กัมมันตภาพรังสี (radioactivity)


Slide3 l.jpg
ผลการเรียนรู้

  • 1. อธิบายปฏิกิริยานิวเคลียร์ ปฏิสัมพันธ์ระหว่างสสารและพลังงานได้

  • 2. อธิบายถึงประโยชน์ของพลังงานนิวเคลียร์ได้



1 nuclear energy l.jpg
1. พลังงานนิวเคลียร์ (nuclear energy)

  • 1. องค์ประกอบของนิวเคลียส

  • 2. การเขียนปฏิกิริยานิวเคลียร์

  • 3. รัศมีของนิวเคลียส

  • 4. ชนิดของนิวเครียส

  • 5. พลังงานยึดเหนี่ยวนิวเคลียร์

  • 6. เสถียรภาพของนิวเคลียส

  • 7. ปฏิกิริยานิวเคลียร์ประดิษฐ์

  • 8. ปฏิกิริยาฟิชชัน

  • 9. ปฏิกิริยาฟิวชัน

  • 10. การใช้พลังงานนิวเคลียร์


Slide6 l.jpg
1. องค์ประกอบของนิวเคลียส

http://www.enchantedlearning.com/chemistry/glossary/nucleus.shtml


Sir james chadwick l.jpg
Sir James Chadwick องค์ประกอบของนิวเคลียส

  • (b. Oct. 20, 1891, Manchester, Eng.--d. July 24, 1974, Cambridge, Cambridgeshire),

  • English physicist who received the Nobel Prize for Physics in 1935

  • for the discovery of the neutron.

http://www.britannica.com/nobel/micro/114_22.html


The proton proton chain the sun generates energy in its core by converting hydrogen to helium l.jpg
The Proton-Proton Chain องค์ประกอบของนิวเคลียส,The Sun generates energy in its core by converting hydrogen to helium.

http://zebu.uoregon.edu/~imamura/122/feb9/solarpp.html


Slide9 l.jpg

http องค์ประกอบของนิวเคลียส://zebu.uoregon.edu/~imamura/122/feb9/solarpp.html


Slide10 l.jpg

http องค์ประกอบของนิวเคลียส://www.chem.ufl.edu/~itl/2045/lectures/lec_2.html


The periodic table is labeled by its rows which are called periods l.jpg
The periodic table is labeled by its rows, which are called Periods,

http://www.chem.ufl.edu/~itl/2045/lectures/lec_2.html


The columns of the periodic table are called groups or families l.jpg
The columns of the Periodic Table are called Groups or Families,

http://www.chem.ufl.edu/~itl/2045/lectures/lec_2.html


Slide13 l.jpg

http Families, ://www.chem.ufl.edu/~itl/2045/lectures/lec_2.html


A molecule is depicted in various ways here are a few l.jpg
A molecule is depicted in various ways; here are a few: Families,

http://www.chem.ufl.edu/~itl/2045/lectures/lec_2.html


Slide15 l.jpg
2. การเขียนปฏิกิริยานิวเคลียร์

  • การเขียนปฏิกิริยานิวเคลียร์.

  •  การเขียนปฏิกิริยานิวเคลียร์จะแตกต่างจากการเขียนปฏิกิริยาเคมี

  • การเขียนปฏิกิริยานิวเคลียร์มีขั้นตอน ดังนี้

  • 1. เขียนธาตุ รังสีหรืออนุภาคที่เกี่ยวข้องที่เกี่ยวข้องในรูปสัญลักษณ์

  • 2. ทำให้เลขอะตอมและเลขมวลทั้งสองข้างเท่ากัน

  • สัญลักษณ์ของธาตุทั่วไป คือ

  • เมื่อ

  • A คือ เลขมวล หมายถึง อนุภาคที่อยู่ภายในนิวเคลียส ซึ่งได้แก่โปรตอนและ นิวตรอน บางครั้งเรียกเลขมวลนี้ว่า นิวคลีออน

  • Z คือ เลขอะตอม หมายถึงจำนวนโปรตอนที่อยู่ภายในนิวเคลียส ธาตุแต่ละชนิดจะมีจำนวนโปรตอนต่างกัน ถ้ามีจำนวนเท่ากัน แสดงว่าเป็นธาตุชนิดเดียวกัน

  • X คือชื่อของธาตุนั้นๆ


Slide16 l.jpg
คำจำกัดความ การเขียนปฏิกิริยานิวเคลียร์

  • Isotope คือ นิวเคลียสที่มีจำนวนโปรตอนเท่ากัน (หรือ Z เท่ากัน)

  • Isotone คือ นิวเคลียสที่มีจำนวนนิวตรอนเท่ากัน (หรือ A-Z เท่ากัน)

  • Isobar คือ นิวเคลียสที่มีเลขมวลเท่ากัน (หรือ A เท่ากัน)


Slide17 l.jpg

http การเขียนปฏิกิริยานิวเคลียร์://www.chem.ufl.edu/~itl/2045/lectures/lec_2.html


Slide19 l.jpg
3. รัศมีของนิวเคลียส การเขียนปฏิกิริยานิวเคลียร์

  • รัศมีของนิวเคลียส แปรผันตรงกับรากที่สามของเลขมวล เขียนสมการ ได้ดังนี้

  • สูตร   รัศมีของนิวเคลียส

    R = r0 A1/3

  • เมื่อ

    • r0  =   1.5 x 10-15 m

    • R =  รัศมีของนิวเคลียส

    • A = เลขมวล


Slide20 l.jpg
4. ชนิดของนิวเคลียส การเขียนปฏิกิริยานิวเคลียร์

  • เราอาจจำแนกนิวเคลียสได้ 2 ชนิด คือ

  • 1. นิวเคลียสเสถียร (stable nucleus) เป็นนิวเคลียสที่ไม่สลายตัว จะคงสภาพเดิมไว้ตลอดเวลา พบอยู่ตามธรรมชาติ

  • 2. นิวเคลียสไม่เสถียร (unstable nucleus) เป็นนิวเคลียสที่สลายตัว เราเรียกว่า นิวเคลียสกัมมันตรังสี


Stable nucleus l.jpg
stable nucleus การเขียนปฏิกิริยานิวเคลียร์

http://www.biochemj.org/bj/356/0297/bj3560297.htm


Unstable nucleus l.jpg
unstable nucleus การเขียนปฏิกิริยานิวเคลียร์

http://sol.sci.uop.edu/~jfalward/physics17/chapter14/chapter14.html


Blocking radiation l.jpg
Blocking Radiation การเขียนปฏิกิริยานิวเคลียร์

  • Alpha particles are 8,000 times as heavy as beta particles.

  • Paper or clothing will blockalpha particles, while betaparticles require a few sheets of aluminum foil.

  • Gamma radiation is extremely dangerous--a thousand times more potent than xrays.

http://sol.sci.uop.edu/~jfalward/physics17/chapter14/chapter14.html


Slide24 l.jpg
5. พลังงานยึดเหนี่ยวนิวเคลียร์

  • พลังงานยึดเหนี่ยวนิวเคลียร์ (nuclear binding energy : BE) คือ พลังงานที่ใช้ดึงดูดนิวคลีออนให้รวมอยู่ด้วยกันในนิวเคลียสของอะตอม

    Question 1

  • If we were to completely convert 1 kg of oil into energy, how much energy would we obtain?The SolutionE = mc2  = 1 × (3 × 108)2  = 9 × 1016 J


Nuclear binding energy mc2 l.jpg
(Nuclear binding energy = Δmc2) พลังงานยึดเหนี่ยวนิวเคลียร์

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/nucene/nucbin.html


Slide26 l.jpg

http พลังงานยึดเหนี่ยวนิวเคลียร์://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/nucene/nucbin.html


The nuclear binding energy l.jpg
The Nuclear Binding Energy พลังงานยึดเหนี่ยวนิวเคลียร์

  • The total energy required to break up a nucleus into its constituent protons and

  • neutrons can be calculated from , called nuclear binding energy. 


Slide28 l.jpg

http พลังงานยึดเหนี่ยวนิวเคลียร์://www.chem.latech.edu/~upali/chem281/281GRCc2.htm


Nuclear forces l.jpg
Nuclear Forces พลังงานยึดเหนี่ยวนิวเคลียร์

http://www.chem.latech.edu/~upali/chem281/281GRCc2.htm


Slide30 l.jpg
6. เสถียรภาพของนิวเคลียส

  • เราพบว่ามีนิวเคลียสทั้งหมด 2,500 นิวเคลียส

  • มีนิวเคลียสเสถียรน้อยกว่า 300 นิวเคลียส

  • ที่เหลือเป็นนิวเคลียสที่ไม่เสถียรทั้งหมด

  • ซึ่งจะแผ่รังสี 3 ชนิด คือ

    • รังสีแอลฟา (α)

    • รังสีบีตา (β)

    • รังสีแกมมา (γ)


Slide31 l.jpg
6. เสถียรภาพของนิวเคลียส

  • เสถียรภาพของนิวเคลียส คือ การที่เลขอะตอมมากขึ้น จำนวนนิวตรอนจะมีมากกว่าจำนวนโปรตอน

  • เส้นกราฟจะเป็นเส้นโค้งเบนออกจากเส้นตรง เรียกว่า เส้นเสถียรภาพ (Stability line)


Stability line l.jpg
Stability line เสถียรภาพของนิวเคลียส

http://www.cyberphysics.pwp.blueyonder.co.uk/topics/physics/radioact/why.htm


Slide33 l.jpg
กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานยึดเหนี่ยวต่อนิวคลีออนกับเลขมวลกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานยึดเหนี่ยวต่อนิวคลีออนกับเลขมวล

http://universe-review.ca/option2.htm


The nuclear binding energy34 l.jpg
The Nuclear Binding Energyกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานยึดเหนี่ยวต่อนิวคลีออนกับเลขมวล

http://www.world-mysteries.com/sci_9.htm


Slide35 l.jpg
7. ปฏิกิริยานิวเคลียร์ประดิษฐ์

  • Ernest Rutherford

  • nitrogen nucleus + alfa particles = proton + oxygen nucleus

http://www.nzedge.com/heroes/rutherford.html


Rutherford l.jpg
Rutherford พบโปรตอน จากการยิงอนุภาคแอลฟา เข้าชนอะตอมไนโตรเจน และเกิดนิวเคลียสใหม่เป็นออกซิเจน

http://www.nzedge.com/heroes/rutherford.html


Enrico fermi 1901 1954 l.jpg
Enrico Fermi (1901 - 1954) จากการยิงอนุภาคแอลฟา เข้าชนอะตอมไนโตรเจน และเกิดนิวเคลียสใหม่เป็นออกซิเจน

  • Enrico Fermi (พ.ศ. 2444-2497) นักฟิสิกส์ชาวอิตาลีมีความสนใจอนุภาคนิวตรอนเป็นอันมาก

  • ในปี พ.ศ. 2481 เขาได้รับรางวัลโนเบลจากผลงานการค้นพบธาตุกัมมันตรังสีชนิดใหม่ โดยการยิงนิวตรอนไปยังยูเรเนียม

  • นอกจากนี้เค้ายังเป็นผู้ให้กำเนิดเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

http://www.radiomarconi.com/marconi/marconi-einstein.html


Slide38 l.jpg
การผลิตพลูโทเนียม ด้วยการใช้นิวตรอน ยิงนิวเคลียสยูเรเนียม

http://www.lagreid.gs.hl.no/radioaktivitet/farar.htm


8 fission reaction l.jpg
8. ปฏิกิริยาฟิชชัน ( ด้วยการใช้นิวตรอน ยิงนิวเคลียสยูเรเนียมFission reaction)

  • ปฏิกิริยาฟิชชัน (Fission reaction) คือ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เกิดขึ้น เนื่องจากการยิงอนุภาคนิวตรอนเข้าไปยังนิวเคลียสของธาตุหนัก แล้วทำให้นิวเคลียร์แตกออกเป็นนิวเคลียร์ที่เล็กลงสองส่วน กับให้อนุภาคนิวตรอน 2-3 อนุภาค และคายพลังงานมหาศาลออกมา

http://61.19.145.7/student/science401/chem/chem11/main5.html


Fission reaction l.jpg
Fission reaction ด้วยการใช้นิวตรอน ยิงนิวเคลียสยูเรเนียม

http://sol.sci.uop.edu/~jfalward/physics17/chapter14/chapter14.html


Fission reaction41 l.jpg
Fission reaction ด้วยการใช้นิวตรอน ยิงนิวเคลียสยูเรเนียม

http://nasaexplores.com/show_912_student_st.php?id=021220141116


Albert einstein and mass energy equivalence l.jpg
Albert Einstein and Mass-Energy Equivalence ด้วยการใช้นิวตรอน ยิงนิวเคลียสยูเรเนียม

  • Mass is energy : E = mc2

  • Energy is mass :   m = E /c2

http://sol.sci.uop.edu/~jfalward/physics17/chapter14/chapter14.html


Slide43 l.jpg

The First Atomic Bomb ด้วยการใช้นิวตรอน ยิงนิวเคลียสยูเรเนียม: "Little Boy", two feet in diameter, ten feet long, 9000 pounds, dropped on Hiroshima, Japan, was a uranium bomb, equivalent to 20,000 tons of explosive.

http://sol.sci.uop.edu/~jfalward/physics17/chapter14/chapter14.html


Atomic bomb targets l.jpg
Atomic Bomb Targets ด้วยการใช้นิวตรอน ยิงนิวเคลียสยูเรเนียม

http://sol.sci.uop.edu/~jfalward/physics17/chapter14/chapter14.html


Slide45 l.jpg

Chain reaction ด้วยการใช้นิวตรอน ยิงนิวเคลียสยูเรเนียม:นิวตรอนที่เกิดจาก fission reaction ขึ้น 2-3 ตัวซึ่งมีพลังงานสูงจะวิ่งไปชนนิวเคลียสของอะตอมที่อยู่ใกล้เคียง ทำให้เกิดปฏิกิริยาต่อเนื่องไปเป็นลูกโซ่ ซึ่งเรียกว่า ปฏิกิริยาลูกโซ่ ซึ่งทำให้ได้พลังงานมหาศาล

http://www.btinternet.com/~j.doyle/SR/Emc2/Fission.htm


9 fusion reaction l.jpg
9. ปฏิกิริยาฟิวชัน ( ด้วยการใช้นิวตรอน ยิงนิวเคลียสยูเรเนียมFusion reaction)

  • ปฏิกิริยาฟิวชัน (Fussion reaction) คือ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่นิวเคลียสของธาตุเบาหลอมรวมกันเข้าเป็นนิวเคลียสที่หนักกว่า

  • มีการปล่อยพลังงานนิวเคลียร์ออกมา (พลังงานเกิดขึ้นจากมวลส่วนหนึ่งหายไป)

  • พลังงานจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันมีค่ามากกว่าพลังงานจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน เมื่อเปรียบเทียบจากมวลส่วนที่เข้าทำปฏิกิริยา

  • ปฏิกิริยาฟิวชันที่รู้จักกันในนาม ลูกระเบิดไฮโดรเจน (Hydrogen bomb)

  • พลังงานจากดวงอาทิตย์เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน คือ นิวเคลียสของไฮโดรเจน 4 ตัวหลอมรวมกันได้นิวเคลียสของฮีเลียม อนุภาคโพสิตรอน มีมวลส่วนหนึ่งหายไป มวลส่วนที่หายไปเปลี่ยนไปเป็นพลังงานจำนวนมหาศาล


Fusion reaction l.jpg
Fusion reaction ด้วยการใช้นิวตรอน ยิงนิวเคลียสยูเรเนียม

http://sol.sci.uop.edu/~jfalward/physics17/chapter14/chapter14.html


Hot fusion and cold fusion reaction paths compared l.jpg
Hot Fusion and Cold Fusion Reaction Paths Compared ด้วยการใช้นิวตรอน ยิงนิวเคลียสยูเรเนียม

http://www.newenergytimes.com/Reports/FusionReactionPathsCompared.htm


Fusion reaction49 l.jpg
fusion reaction ด้วยการใช้นิวตรอน ยิงนิวเคลียสยูเรเนียม

http://www.visionlearning.com/library/module_viewer.php?mid=59


Fusion in stars 10 million degrees at the core causes fusion of hydrogen into helium l.jpg
Fusion in Stars ด้วยการใช้นิวตรอน ยิงนิวเคลียสยูเรเนียม: 10 million degrees at the core causes fusion of hydrogen into helium.

http://sol.sci.uop.edu/~jfalward/physics17/chapter14/chapter14.html


Slide51 l.jpg

วิธีทำ ด้วยการใช้นิวตรอน ยิงนิวเคลียสยูเรเนียม จากสมการปฏิกิริยาที่โจทย์กำหนดให้ ทำการรวมสมการเข้าด้วยกันทั้ง 2 ข้าง จะได้

MeV

จากสมการดิวทีเรียม 3 อะตอม เกิดฟิวชันให้พลังงาน =

= 3.6 x 1019 MeV

 พลังงานที่เกิดจากฟิวชัน = 3.6 x 1019 x 1.6 x 10-19 x 1016

= 5.76 x 1016 จูล


Fusion versus fission l.jpg
Fusion versus Fission ด้วยการใช้นิวตรอน ยิงนิวเคลียสยูเรเนียม

http://sol.sci.uop.edu/~jfalward/physics17/chapter14/chapter14.html


Slide53 l.jpg

http ด้วยการใช้นิวตรอน ยิงนิวเคลียสยูเรเนียม://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/nucene/nucbin.html


Slide54 l.jpg

http ด้วยการใช้นิวตรอน ยิงนิวเคลียสยูเรเนียม://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/nucene/nucbin.html


Slide55 l.jpg
10. การใช้พลังงานนิวเคลียร์

  • แหล่งกำเนิดของพลังงานนิวเคลียร์ที่มนุษย์ใช้ในปัจจุบัน มี 2 แหล่ง

  • แหล่งแรกได้จากระเบิดนิเคลียร์ ซึ่งพลังงานนี้ได้จากการระเบิดนี้ มีอำนาจในการทำลายอย่างมหาศาล ตัวอย่าง ของการนำพลังงานรูปแบบนี้ไปใช้ ได้แก่ การขุดคลอง และการทหาร เป็นต้น

  • แหล่งกำเนิดอีกประเภทหนึ่งได้จากฟิชชันซึ่งนำไปใช้ผลิตกระแสไฟฟ้าในโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์

  • โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์มีหลักการผลิตกระแสไฟฟ้าคล้ายกับโรงไฟฟ้าใช้เครื่องจักรไอน้ำทั่วๆ ไป ซึ่งใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล (fossil) อันได้แก่ ถ่านหิน น้ำมัน หรือแก๊สธรรมชาติ

  • แต่พลังงานนี้ใช้ผลิตไอน้ำในโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์นั้น ได้จากเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ เช่น ยูเรเนียม


Low energy muons the moderator l.jpg
Low Energy Muons : การใช้พลังงานนิวเคลียร์the Moderator

http://lmu.web.psi.ch/lem/moderator.html


A nuclear reactor l.jpg
A Nuclear Reactor การใช้พลังงานนิวเคลียร์

http://sol.sci.uop.edu/~jfalward/physics17/chapter14/chapter14.html



Moderator l.jpg
มอเดอร์เรเตอร์ (moderator)

  • มอเดอเรเตอร์เป็นสารที่ผสมอยู่ในเชื้อเพลิงยูเรเนียม

  • มีหน้าที่ทำให้นิวตรอนพลังงานสูง (far neutron) เปลี่ยนเป็นนิวตรอนพลังงานต่ำ (slow neutron) เพื่อจะได้เกิดฟิชชันได้ดี

  • ในกรณีที่ใช้ 23592U เป็นเชื้อเพลิง มอเดอเรเตอร์ที่ใช้ คือ น้ำ (H2O)

  • ถ้าใช้ 23592U เป็นเชื้อเพลิง น้ำชนิดหนัก (heavy water 2H2O) จะถูกใช้เป็นมอเดอเรเตอร์


References l.jpg
References

  • พูนศักดิ์ อินทวี และจำนง ฉายเชิด. หนังสือเรียนสาระการเรียนรู้พื้นฐาน กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ วิทยาศาสตร์ : ฟิสิกส์ ม.4-ม.6. กรุงเทพฯ : อักษรเจริญทัศน์, 2547. 262 หน้า.

  • http://www.kr.ac.th/ebook03.html

  • http://th.wikipedia.org/wiki/%E0%B8%9E%E0%B8%A5%E0%B8%B1%E0%B8%87%E0%B8%87%E0%B8%B2%E0%B8%99%E0%B8%99%E0%B8%B4%E0%B8%A7%E0%B9%80%E0%B8%84%E0%B8%A5%E0%B8%B5%E0%B8%A2%E0%B8%A3%E0%B9%8C

  • http://sol.sci.uop.edu/~jfalward/physics17/chapter14/chapter14.html


Thank you l.jpg
Thank you

Miss Lampoei Puangmalai

Department of science

St. Louis College Chachoengsao


ad