![]() |
|
Appunti scientifiche |
|
Visite: 1221 | Gradito: | ![]() ![]() |
Leggi anche appunti:Sui legamiSui legami Dopo avere accennato alla natura dei legami ionico e covalente, Osmosi e Pressione osmoticaOsmosi e Pressione osmotica Il fenomeno dell'osmosi si produce ogniqualvolta Paradosso EPR: Entanglement e NonlocalitàParadosso EPR: Entanglement e Nonlocalità Come abbiamo già avuto modo di |
![]() |
![]() |
Con Era Atomica si identifica il periodo iniziato intorno agli anni '20 del Novecento e che continua tutt'oggi, caratterizzato dalla ricerca scientifica per lo sfruttamento dell'energia nucleare. Per energia nucleare si intendono tutti quei fenomeni in cui si ha produzione di energia in seguito a trasformazioni nei nuclei atomici. Le reazioni che coinvolgono l'energia nucleare sono principalmente quelle di fissione nucleare, di fusione nucleare e quelle legate alla radioattività [= decadimento radioattivo].
1.1 L'ENERGIA RELATIVISTICA Prima di analizzare nel dettaglio i processi che portano alla produzione di energia nucleare è necessario fare un accenno ad una teoria che, oltre ad aver stravolto il mondo della fisica, spiega perché nei processi di fissione/fusione si liberi così tanta energia: la Teoria della Relatività Ristretta di Einstein (1905). Questa teoria sancisce, tra l'altro, che E=mc2, dove E indica l'energia, m la massa e c la velocità della luce (elevata al quadrato). Osservando questa formula - che unifica i principi di conservazione della massa e dell'energia precedentemente divisi - appare chiaro come, essendo la velocità della luce - peraltro elevata al quadrato - una quantità assai rilevante (nell'ordine dei 3·108m/s), anche una massa apparentemente trascurabile può trasformarsi in una quantità apprezzabile di energia. Le reazioni di fissione/fusione permettono di ricavare energia grazie al difetto di massa, ovvero differenza tra la massa dei nuclei reagenti e la massa dei prodotti nella reazione [nella fissione è la differenza tra la somma delle masse delle singole particelle di un nucleo e la massa del nucleo stesso; nella fusione è la differenza tra la massa del nucleo grande che si forma con la fusione e la somma delle masse dei nuclei leggeri originali].
1.2
LA FISSIONE NUCLEARE
Nelle reazioni di fissione nuclei di atomi pesanti - che hanno cioè un elevato
alto numero atomico (es. Uranio [U]
[Z=92] - quello naturale è composto da una miscela di tre isotopi, U234, U235,
e U238, di cui U238 è il più abbondante, ma il solo U235 è fissile -, Plutonio [Pu] [Z=94] - prevalentemente
sintetico, si ottiene a partire dall'U238 che, dopo aver assorbito un neutrone
ed essersi dunque convertito in U239, decade prima in Nettunio [Np239] e poi in Plutonio -, Torio [Z=90]) - si spezzano producendo nuclei con numero atomico
minore, diminuendo la propria massa totale e liberando una grande quantità di
energia. L'energia liberata è maggiore di molti ordini di grandezza rispetto
all'energia liberata in una reazione chimica. Una reazione di fissione ha
inizio quando un neutrone lento è assorbito da un nucleo (es. U235); in questo
modo il suo numero di massa [A] aumenta di un valore pari a 1 e il nucleo resta
in uno stato eccitato. In questo stato il nucleo oscilla violentemente e si
deforma fino a rompersi. Ci sono circa 90 modi diversi in cui il nucleo
dell'U235 può subire una fissione. Nel corso di tale processo, oltre alla
formazione dei 2 nuclei più piccoli, vengono emessi 2 o 3 - mediamente 2,47 -
neutroni (aspetto, questo, fondamentale per l'innesco di una reazione a
catena).
Es.
U23592 + n -> U23692*
U23692* -> Ba14056 + Kr9336 +3n + 172 MeV
[l'energia liberata da una singola molecola di benzina è pari a solo 2eV]
1.3 LA FUSIONE NUCLEARE Nelle reazioni di fusione nuclei
di atomi leggeri - che hanno cioè un basso numero atomico (es. Idrogeno [Z=1], Deuterio e Trizio
(entrambi isotopi dell'idrogeno) - si
fondono, dando origine a nuclei più pesanti e rilasciando una notevole quantità
di energia; il processo di fusione è il medesimo che si verifica nelle stelle.
L'energia liberata è maggiore di molti ordini di grandezza rispetto all'energia
liberata in una reazione chimica, ma è anche maggiore rispetto all'energia
liberata in una reazione di fissione nucleare. L'enorme energia termica (ca. 108
K) necessaria ad innescare la reazione serve a vincere la Forza di Coulomb che, in virtù del fatto
che cariche dello stesso segno si respingono - i nuclei di 2 elementi sono
entrambi carichi positivamente -, renderebbe impossibile il realizzarsi di tale
reazione.
Es. [Catena Protone - Protone]
H11 + H11 -> H21 + e+ + ν
H21 + H11 -> He32 +
He32 + He32 -> He42 + 2H11
L'energia totale liberata durante questo processo è di circa 25 MeV.
1.4 IL DECADIMENTO RADIOATTIVO Le reazioni di decadimento radioattivo coinvolgono nuclei di atomi instabili che attraverso processi di emissione/cattura di particelle subatomiche tendono a raggiungere uno stato di maggior equilibrio conseguentemente alla diminuzione della massa totale del sistema.
![]() |
Appunti su: |
|
Appunti Ingegneria tecnico | ![]() |
Tesine Biologia | ![]() |
Lezioni Geografia | ![]() |