Fizik Nuklear — Nota JomSkor

6.2 Tenaga Nuklear Tenaga nuklear ialah tenaga atom yang dibebaskan semasa tindak balas nuklear seperti reputan radioaktif, pembelahan nukleus dan pelakuran nukleus. Pembelahan nukleus melibatkan satu nukleus berat membelah kepada dua atau lebih nukleus ringan, manakala pelakuran nukleus melibatkan dua nukleus ringan bercantum membentuk satu nukleus berat. Kedua-dua proses membebaskan tenaga yang banyak akibat cacat jisim, dengan hubungan tenaga dan jisim diberikan oleh E = mc². Reputan Radioaktif Reputan radioaktif ialah proses rawak dan spontan di mana nukleus tidak stabil memancarkan sinaran radioaktif (zarah alfa, beta, atau sinar gama) untuk menjadi lebih stabil. Proses ini menyebabkan perubahan pada nombor proton dan/atau nombor nukleon nukleus. Separuh hayat adalah masa yang diambil untuk separuh daripada bilangan asal nukleus radioaktif mereput.

Fizik · Tingkatan 5

6.2 Tenaga Nuklear Tenaga nuklear ialah tenaga atom yang dibebaskan semasa tindak balas nuklear seperti reputan radioaktif, pembelahan nukleus dan pelakuran nukleus. Pembelahan nukleus melibatkan satu nukleus berat membelah kepada dua atau lebih nukleus ringan, manakala pelakuran nukleus melibatkan dua nukleus ringan bercantum membentuk satu nukleus berat. Kedua-dua proses membebaskan tenaga yang banyak akibat cacat jisim, dengan hubungan tenaga dan jisim diberikan oleh E = mc². Reputan Radioaktif Reputan radioaktif ialah proses rawak dan spontan di mana nukleus tidak stabil memancarkan sinaran radioaktif (zarah alfa, beta, atau sinar gama) untuk menjadi lebih stabil. Proses ini menyebabkan perubahan pada nombor proton dan/atau nombor nukleon nukleus. Separuh hayat adalah masa yang diambil untuk separuh daripada bilangan asal nukleus radioaktif mereput.

Pembelahan Nukleus

Satu nukleus berat (uranium-235) dibedil neutron dan membelah menjadi dua nukleus lebih ringan (barium-141 dan kripton-92), membebaskan neutron dan tenaga.

$^{235}_{92}U + {}^1_0n \rightarrow {}^{236}_{92}U \rightarrow {}^{141}_{56}Ba + {}^{92}_{36}Kr + 3^1_0n + \text{tenaga}$

Pelakuran Nukleus

Dua nukleus kecil dan ringan (deuterium dan tritium) bercantum membentuk satu nukleus helium yang lebih berat, berlaku pada suhu dan tekanan amat tinggi.

$^2_1H + {}^3_1H \rightarrow {}^4_2He + {}^1_0n + \text{tenaga}$

Cacat Jisim dan Tenaga Nuklear

Kehilangan jisim (cacat jisim) semasa tindak balas nuklear ditukar kepada tenaga, dengan c ialah laju cahaya. Unit jisim atom (u.j.a) digunakan untuk mengukur jisim atom yang sangat kecil.

$E = mc^2$

Reaktor Nuklear

Menggunakan tindak balas pembelahan nukleus berantai yang dikawal untuk menjana haba bagi penjanaan kuasa elektrik.

Reputan Radioaktif

Proses nukleus tidak stabil menjadi nukleus stabil dengan memancarkan sinaran radioaktif. Proses ini berlaku secara rawak dan spontan.

Reputan Alfa (α)

Nukleus memancarkan zarah alfa (nukleus helium), menyebabkan nombor proton berkurang 2 dan nombor nukleon berkurang 4.

$^A_Z X \rightarrow ^{A-4}_{Z-2} Y + ^4_2 He$

Reputan Beta (β)

Sebiji neutron terurai menjadi proton dan elektron (zarah beta). Elektron dipancarkan, menyebabkan nombor proton bertambah 1 manakala nombor nukleon tidak berubah.

$^A_Z X \rightarrow ^A_{Z+1} Y + ^0_{-1} e$

Reputan Gama (γ)

Nukleus membebaskan tenaga lebihan dalam bentuk sinaran elektromagnet (sinar gama) untuk menjadi lebih stabil, tanpa perubahan pada nombor proton atau nombor nukleon.

$^A_Z X^* \rightarrow ^A_Z X + \gamma$

Separuh Hayat ($T_{1/2}$)

Masa yang diambil untuk separuh daripada bilangan asal nukleus radioaktif bagi suatu sampel radioaktif mereput. $N$ ialah bilangan nukleus yang belum mereput, $N_0$ ialah bilangan asal, $n$ ialah bilangan separuh hayat, dan $t$ ialah masa.

$N = (\frac{1}{2})^n N_0$ di mana $n = \frac{t}{T_{1/2}}$

Contoh soalan

Bandingkan pembelahan nukleus dengan pelakuran nukleus dari segi nukleus yang terlibat dan hasil tindak balas.

Pembelahan nukleus = pembelahan nukleus berat; Pelakuran nukleus = pencantuman nukleus ringan; kedua-dua membebaskan tenaga nuklear.

pembelahan nukleus
pelakuran nukleus
cacat jisim
unit jisim atom
reaktor nuklear
tenaga nuklear
Reputan radioaktif
Zarah alfa
Zarah beta
Sinar gama
Separuh hayat
Radioisotop
Keaktifan sampel radioaktif