post

Термоядрена бомба (водородна бомба) – термоядрен синтез

Термоядрена бомба (водородна бомба) е оръжие за масово поразяване, което за първи път е разработене в средата XX-ти век. Неговият механизъм на действие включва конвенционален взрив, ядрено делене и най-вече термоядрен синтез. Отделената енергия от един голям термоядрен взрив е способна да унищожи огромни населени територии в това число и малки държави.

Ядрен синтез

Известно е, че при ядреното делене на тежките ядра се отделят големи количества енергия. Затова процесите на делене се използват като основа за изработката на атомно оръжие и атомни централи. Друг начин, по който може да се спечели енергия е чрез ядрен синтез.

Ядреният синтез е процес, при който се сливат две леки ядра. Масата на получената частица е по-малка от тази на изходните частици. Това ще рече, че се наблюдава дефект на масите, т.е. загубената маса се отделя под формата на енергия. Отделените енергийни количества са между 10 и 50 пъти по-малки от тези при ядреното делене. Въпреки това в реакциите на ядрен синтез участва много по-малко материя отколкото в тези на ядрен разпад, което ги прави енергетично по-изгодни.

Ядрен синтез може да се осъществи по два основни начина – с ускорени ядра и при термоядрени реакции.

Сливане на ускорени ядра

Ядрен синтез … ПРОЧЕТИ ЦЯЛАТА ПУБЛИКАЦИЯ

post

Атомна бомба и ядрен реактор – ядрено делене на урана

Атомна бомба и ядрен реактор са две от най-знаковите открития на Атомната епоха. Те са резултат от множество научни изследвания и инженерни разработки. В основата и на двете творения са залегнали ядрените реакции предизвикващи ядрено делене на урана.

Ядрено делене на урана

През 1938 година в Берлин (Нацистка Германия) двама учени – Ото Хан и Фриц Щрасман бомбардират уран-235 с неутрони. В резултат на това се получават барий и криптон. Те се опитват да разберат какво точно се случва, когато тяхната австрийска колежка, физичката Лиза Майтнер допуска, че са открили процес, който тя нарича ядрено делене.

Откритието бързо обикаля света и много учени физици забелязват невероятния му потенциал. Той идва от факта, че деленето на ядрата на атомите е съпроводено с голям енергиен ефект. Деленето само на едно атомно ядро осигурява близо 200 МеV енергия. В навечерието на Втората световна война, това означава само едно нещо. Предстояло да бъде създадено най-смъртоносното оръжие в човешката история.

При деленето на ядрата на урана обикновено се получават елементи от средата на Периодичната система. Например това може да са вече споменатите барий и криптон или пък двойката стронций и ксенон, така също и други елементи. Обстрелването на урановото ядро става с … ПРОЧЕТИ ЦЯЛАТА ПУБЛИКАЦИЯ

post

Ядрени реакции

Ядрени реакции се наричат процесите, които произтичат като резултат от взаимодействието на атомното ядро с частици изстреляни по него. Когато частиците притежават достатъчно висока енергия, те предизвикват изкуствена радиоактивност, която може да доведе до разпадане на ядрото.

Разликата между ядрени реакции и химични реакции

  1. При химичните реакции измененията засягат само атомната обвивка. При всички ядрени реакции се изменя ядрото на атома, както и неговата физична и химична природа. Един атом може да се превърне в друг при ядрена реакция, което е невъзможно при нито една химична реакция.
  2. Енергията, която се поглъща или отделя при химичните реакции е многократно по-малко от тази при ядрените реакции.
  3. В случай, че при някои ядрени реакции не се получи атом на друг химичен елемент, а нестабилен изотоп на същия, тогава ядрото става радиоактивно, което впоследствие отново може да доведе до разпад или излъчване на гама радиация. При химична реакция никога не се формират нестабилни радиоактивни ядра.

Видове ядрени реакции

Съществуват два основни вида ядрени реакции според вида на частиците, с които се бомбардират ядрата и резултатите получени в следствие на това. Обстрелът може да е със заредени или незаредени частици, а получените ядра могат да са стабилни или нестабилни.

Ядрени реакции причинени от заредени частици

ПРОЧЕТИ ЦЯЛАТА ПУБЛИКАЦИЯ
post

Период на полуразпад. Закон за радиоактивното разпадане

Период на полуразпад (T1/2) се нарича времето, за което половината от произволно избрано количество атоми с нестабилни ядра, принадлежащи на един и същи изотоп на даден химичен елемент, претърпяват радиоактивно разпадане. Всеки радиоактивен изотоп има строго специфичен период на полуразпад.

Закон за радиоактивното разпадане

Ядреният период на полуразпад не се влияе от външните условия, като това включва дори температурата, налягането и химичната активност. Този факт създава предпоставки за използването му при датирането на различни обекти.

При радиоактивно разпадане на проба от нестабилни ядра от един изотоп, които са N0 на брой, след време равняващо се на един период на полуразпад, в пробата ще останат N0/2. След още толкова време броят им ще се намали на  N0/4 и т.н. Тази зависимост може да бъде видяна на приложената по-долу диаграма.

Скоростта на разпадане на ядрата е пропорционална на наличното количество неразпаднали се ядра N. Коефициентът на пропорционалност е константата на радиоактивно разпадане λ, която отразява вероятността за самия разпад. Между нея и периода на полуразпад съществува математическа зависимост.

lnN – lnN0 = ln(N/N0) = -λ.t

Променливата t е времето изминало от t=0 до момента, в който са останали … ПРОЧЕТИ ЦЯЛАТА ПУБЛИКАЦИЯ

post

Радиоактивност – радиоактивен разпад и радиация

Явлението радиоактивност представлява спонтанно разпадане (радиоактивен разпад) на атомните ядра на емисии от частици с размери по-малки от тези на атома. Разпадът е съпроводен от радиация, която представлява емитиране (излъчване) на електромагнитни вълни, носещи названието гама лъчи (γ).

Стабилност на ядрата

Атомните ядра се отличават с различна стабилност. Тези, които не са подложени на външни влияния и могат да съществуват непроменени безкрайно време се наричат стабилни. Всички ядра, които се разпадат самоволно се наричат нестабилни.

Близо 400 изотопа на химичните елементи притежават стабилни ядра, като елементите от номер 84 нагоре включително, са нестабилни. Интересен факт е, че големите ядра, за да са стабилни имат нужда от повече неутрони. Това намалява протон – протон отблъскването.

Атомите на някои елементи са с изключително стабилни ядра. Забелязана е зависимост свързана с броя на нуклоните в ядрата им. Атомите с 2, 8, 20, 28, 50 и 82 протона или неутрона спадат към тази група. От друга страна ядрата с четен брой нуклони (протони + неутрони) обикновено спадат към стабилните. Това е една от причините за създаването на теоретичния слоест модел на атомното ядро.

Радиоактивност

Радиоактивността е открита в края на 19 век от Антоан Анри Бекерел. … ПРОЧЕТИ ЦЯЛАТА ПУБЛИКАЦИЯ

post

Ламинарно течение, турбулентен поток, число на Рейнолдс

Ламинарно течение се нарича хидродинамичен режим, при който съседните слоеве в една течност не се смесват, а когато се промени така, че те да се смесват, тогава то се нарича турбулентно течение. Ламинарното може да бъде стационарно или нестационарно, а турбулентното винаги е нестационарно.

Ламинарно течение

Когато течност се придвижва в тръбопровод с кръгло сечение, потокът мислено може да се раздели на слоеве с цилиндрична форма. Най-външният от тях следва да е в контакт със стените на тръбопровода. Неговите частици са частично или напълно неподвижни поради взаимодействието им с частиците на тръбите.

Скоростта на всеки вътрешен слой е по-висока от тази на предхождащия го външен, като най-висока е тази на централния цилиндър. Токовите линии на всички тези слоеве са успоредни. При ламинарния поток, както беше споменато в началото, слоевете не се смесват, а се плъзгат един спрямо друг.

При ламинарно течение скоростта на частиците в произволно напречно сечение на тръбопровода се променя в зависимост от радиуса на тръбата и слоя, в който се намират.

v = vmax [1- (r2/R2)]

vmax е скоростта на частиците по централната ос на тръбата (v център), е радиуса на тръбопровода, е разстоянието от центъра до слоя, … ПРОЧЕТИ ЦЯЛАТА ПУБЛИКАЦИЯ

post

Вискозитет – коефициент на вискозност

Вискозитет е характеристика на флуидите (течности и газове), която определя свойството им да текат. Той е мярка за вътрешното триене между отделните пластове на течността или газа. Флуидите с голям вискозитет са слабо течливи или почти нетечливи, а тези с малък текат отлично. Пчелният мед има голям вискозитет, а водата относително малък.

Теоретична постановка

Нека да си представим теоретичен модел на две тънки пластини с повърхност S, долната от които е неподвижна, а между тях пространството Δy е запълнено с флуид. Самата течност може да се представи като отделни слоеве плътно притиснати един в друг (слоест/ламинарен модел).

Когато върху горната пластина се приложи тангенциална сила с размер F, правопропорционална на квадратурата S, пластината започва да се движи със скорост Δv по посока на приложената сила. Във флуида възниква съпротивление, което е резултат от тангенциалните сили на триене между отделните му пластове. Затова горният слой се движи най-бързо, всеки следващ с по-малка скорост, а долният е най-бавен.

Скоростен градиент и вискозитет

Разликата в скоростите на два слоя dv/dy се нарича градиент на скоростта. Скоростният градиент отразява изменението на скоростта на безкрайно малко разстояние dy в перпендикулярно на движението направление. Практически е установено, че силата F трябва да е … ПРОЧЕТИ ЦЯЛАТА ПУБЛИКАЦИЯ