TRỌNG TÂM KIẾN THỨC VẬT LÝ 12 - ÔN THI THPTQG 2025

1. Mô hình động học phân tử:

• Các chất được cấu tạo từ các hạt riêng biệt là phân tử (gọi chung cho phân tử, nguyên tử, ion).
• Các phân tử chuyển động không ngừng, nhiệt độ càng cao tốc độ càng lớn (chuyển động nhiệt).
• Giữa các phân tử có lực hút và lực đẩy, gọi chung là lực liên kết phân tử.

2. Sự chuyển thể

3. Dùng mô hình động học phân tử giải thích sự chuyển thể

• Trong khi chuyển động hỗn loạn, các phân tử va chạm vào nhau, truyền năng lượng cho nhau $\Rightarrow$ chuyển động hỗn loạn càng nhanh, khoảng cách càng tăng, lực liên kết càng yếu.

a) Sự hóa hơi

• Sự hóa hơi có thể xảy ra dưới hai hình thức là bay hơi và sôi.
• Sự bay hơi là sự hóa hơi xảy ra ở mặt thoáng của chất lỏng.
• Sự sôi là sự hóa hơi xảy ra đồng thời ở bên trong và trên mặt thoáng chất lỏng.

b) Sự nóng chảy

• Sự nóng chảy là quá trình chuyển từ thể rắn sang thể lỏng.
• Chất rắn kết tinh có nhiệt độ nóng chảy xác định (ở một áp suất cụ thể), chất rắn vô định hình không có nhiệt độ nóng chảy xác định.

1. Nội năng: $U$

Là năng lượng bên trong của vật chất, gồm tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên một vật.

• Nội năng của một vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật.

2. Định luật I của nhiệt động lực học:

Độ biến thiên nội năng của vật bằng tổng công và nhiệt lượng mà vật nhận được.

3. Các cách làm thay đổi nội năng:

• Thực hiện công: Quá trình thực hiện công làm cho nội năng của vật thay đổi, vật nhận công thì nội năng tăng, hệ thực hiện công cho vật khác thì nội năng giảm.
• Truyền nhiệt: Khi hai vật có nhiệt độ khác nhau tiếp xúc với nhau thì xảy ra quá trình truyền nhiệt. Quá trình này làm thay đổi nội năng của các vật. Trong quá trình truyền nhiệt không có sự chuyển hoá năng lượng từ dạng này sang dạng khác mà chỉ có sự truyền nội năng từ vật này sang vật khác.

4. Nhiệt lượng.

• Nhiệt lượng là số đo nhiệt năng được truyền từ vật này sang vật khác trong quá trình truyền nhiệt (hay nhiệt lượng là số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình truyền nhiệt).
• Nhiệt lượng mà một vật có khối lượng $m$ trao đổi khi thay đổi nhiệt độ từ $T_1$ ($^\circ\text{K}$) đến $T_2$ ($^\circ\text{K}$) là:
  $$Q = mc(T_2 - T_1)$$
  Trong đó: $m$ là khối lượng $\left(\text{kg}\right)$; $c$ là nhiệt dung riêng của chất $\left(\text{J/kg}\cdot\text{K}\right)$; $\Delta t$ là độ biến thiên nhiệt độ $\left(^\circ\text{C}\text{ hoặc }^\circ\text{K}\right)$.
• Nhiệt dung riêng của một chất có giá trị bằng nhiệt lượng để làm tăng nhiệt độ của $1~\text{kg}$ của chất đó lên $1~\text{K}$.
• $Q > 0$: vật nhận nhiệt lượng, nhiệt độ của vật tăng lên.
• $Q < 0$: vật truyền nhiệt lượng cho vật khác, nhiệt độ của vật giảm xuống.
• Quá trình thực hiện công: $\Delta U = A = p \cdot \Delta V$. Trong đó: $p$ là áp suất của khí $\left(\text{N/m}^2\right)$; $\Delta V$ là độ biến thiên thể tích $\left(\text{m}^3\right)$.

5. Cách đổi đơn vị áp suất:

• $1~\text{N/m}^2 = 1~\text{Pa}$
• $1~\text{atm} = 1.013 \cdot 10^5~\text{Pa} = 760~\text{mmHg}$
• $1~\text{at} = 0.981 \cdot 10^5~\text{Pa}$
• $1~\text{mmHg} = 133~\text{Pa} = 1~\text{Tor}$

6. Ứng dụng

• Động cơ nhiệt, động cơ hơi nước, động cơ đốt trong.

• Hiệu suất động cơ nhiệt:
  $$H = \frac{A}{Q_1} = \frac{Q_1 - Q_2}{Q_1}$$

1. Khái niệm nhiệt độ:

• Nhiệt độ cho biết trạng thái cân bằng nhiệt của các vật tiếp xúc nhau và chiều truyền nhiệt năng: Khi hai vật có nhiệt độ chênh lệch tiếp xúc nhau thì nhiệt năng truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn. Khi hai vật tiếp xúc nhau có nhiệt độ bằng nhau thì không có sự truyền nhiệt năng giữa chúng. Hai vật ở trạng thái cân bằng nhiệt.

2. Thang nhiệt độ Celsius

• Thang Celsius là thang đo nhiệt độ có một mốc là nhiệt độ nóng chảy của nước đá tinh khiết (quy ước là $0^\circ\text{C}$) và mốc còn lại là nhiệt độ sôi của nước tinh khiết (quy ước là $100^\circ\text{C}$). Khoảng giữa hai mốc nhiệt độ này được chia thành 100 khoảng bằng nhau.

3. Thang nhiệt độ Kelvin

• Thang nhiệt độ Kelvin, còn được gọi là thang đo nhiệt động, là thang đo nhiệt độ sử dụng mốc gồm hai nhiệt độ cố định:
  • Nhiệt độ thấp nhất mà các vật có thể có, được gọi là độ không tuyệt đối, được định nghĩa là $0~\text{K}$. Không có vật ở bất kì trạng thái nào có thể có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ này.
  • Nhiệt độ mà nước tinh khiết có thể tồn tại đồng thời ở cả ba thể rắn, lỏng và hơi, trong trạng thái cân bằng nhiệt ở áp suất tiêu chuẩn (được định nghĩa là $273.15~\text{K}$, tương đương với $0.01^\circ\text{C}$) được gọi là nhiệt độ điểm ba của nước.

4. Sự chuyển đổi giữa các thang đo nhiệt độ

• Với quy ước như vậy, công thức chuyển đổi giữa hai thang nhiệt độ sẽ là:
  $$T(\text{K}) = t(^\circ\text{C}) + 273$$
• Nếu gọi t là nhiệt độ của vật trong thang nhiệt độ Celcius và T là nhiệt độ của vật trong thang nhiệt độ Fahrenheit thì:
  $$T(^\circ\text{F}) = 1.8t(^\circ\text{C}) + 32$$

5. Nhiệt kế:

• Nhiệt kế là thiết bị dùng để đo nhiệt độ. Nhiệt kế được chế tạo dựa trên một số tính chất vật lí phụ thuộc vào nhiệt độ của các chất, các vật liệu, các linh kiện điện và điện tử,...
• Các nhiệt kế thường dùng: nhiệt kế y tế (thủy ngân), nhiệt kế hồng ngoại điện tử, nhiệt kế khí, nhiệt kế kim loại.

1. Định nghĩa nhiệt dung riêng:

• Nhiệt dung riêng của một chất là nhiệt lượng cần truyền cho $1~\text{kg}$ chất đó để làm cho nhiệt độ của nó tăng thêm $1^\circ\text{C}$. Đơn vị đo: $\text{J/kg}\cdot\text{K}$.

2. Hệ thức tính nhiệt lượng trong quá trình truyền nhiệt

• Độ lớn của nhiệt lượng cần cung cấp cho vật để làm tăng nhiệt độ của nó phụ thuộc vào: khối lượng của vật; độ tăng nhiệt độ và tính chất của chất làm vật.
  $$Q = mc(T_2 - T_1)$$
  $m(\text{kg})$: khối lượng của vật; $\Delta T=(T_2-T_1)(\text{K})$: Độ tăng nhiệt độ của vật; $c(\text{J/kg}\cdot\text{K})$ nhiệt dung riêng của chất. $m \cdot c(\text{J/K})$: nhiệt dung.

3. Ứng dụng

• Nhiệt dung riêng là thông tin quan trọng được dùng khi thiết kế các hệ thống làm mát, sưởi ấm ...

1. Định nghĩa

• Nhiệt nóng chảy riêng của một chất là nhiệt lượng cần thiết để $1~\text{kg}$ chất đó chuyển hoàn toàn từ thể rắn sang thể lỏng ở nhiệt độ nóng chảy.
• Nhiệt nóng chảy riêng phụ thuộc vào bản chất của chất nóng chảy.

2. Hệ thức tính nhiệt lượng trong quá trình truyền nhiệt để làm vật nóng chảy hoàn toàn

• Nhiệt lượng cần truyền cho vật khi vật bắt đầu nóng chảy tới khi vật nóng chảy hoàn toàn phụ thuộc vào khối lượng của vật và tính chất của chất làm vật.
  $$Q = \lambda \cdot m$$
  $m(\text{kg})$: khối lượng của vật; $\lambda(\text{J/kg})$: nhiệt nóng chảy riêng; $Q(\text{J})$: Nhiệt lượng truyền cho vật.

2.3. Ứng dụng

• Nhiệt nóng chảy và nhiệt độ nóng chảy là những thông tin giúp xác định được năng lượng cần cung cấp cho lò nung, thời gian nung, thời điểm đổ kim loại nóng chảy vào khuôn, thời điểm lấy sản phẩm ra khỏi khuôn.
• Các thông số về nhiệt nóng chảy và nhiệt độ nóng chảy cũng cần cho việc lựa chọn vật liệu chế tạo hợp kim phù hợp với từng yêu cầu sử dụng, tách các kim loại nguyên chất ra khỏi quặng.

1. Định nghĩa:

• Nhiệt hoá hơi riêng L của một chất là nhiệt lượng cần để $1~\text{kg}$ chất đó chuyển hoàn toàn từ thể lỏng sang thể khí ở nhiệt độ sôi.

3.2. Hệ thức tính nhiệt lượng trong quá trình truyền nhiệt khi một lượng chất lỏng hoá hơi ở nhiệt độ không đổi

• Nhiệt lượng cần cung cấp cho một lượng chất lỏng hoá hơi ở nhiệt độ không đổi phụ thuộc vào khối lượng và bản chất của chất lỏng.
  $$Q = L \cdot m$$
  $m(\text{kg})$: khối lượng của vật; $L(\text{J/kg})$: nhiệt hoá hơi riêng; $Q(\text{J})$: Nhiệt lượng truyền cho vật.

3. Ứng dụng

• Nhiệt hoá hơi là thông tin cần thiết trong việc thiết kế các sản phẩm có sử dụng hiện tượng hoá hơi nhằm tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường.
• Các thiết bị làm lạnh (máy điều hoà nhiệt độ, dàn lạnh, dàn bay hơi,....)
• Nồi hấp tiệt trùng trong y học.
• Thiết bị xử lí rác thải ứng dụng công nghệ nhiệt hoá hơi.....

1. Chuyển động Brown

• Chuyển động Brown là chuyển động hỗn loạn, không ngừng, có quỹ đạo là những đường gấp khúc bất kì của các hạt nhẹ trong chất lỏng và chất khí.
• Các phân tử chất khí chuyển động hỗn loạn, không ngừng. Nhiệt độ càng cao, các phân tử chuyển động càng nhanh.
• Ta chỉ xác định được tốc độ trung bình của các phân tử vì tại mỗi thời điểm, một số phân tử không khí có tốc độ lớn hơn tốc độ này và một số phân tử lại có tốc độ nhỏ hơn. Ở điều kiện tiêu chuẩn ($0^\circ\text{C}$, $1~\text{atm}$), các phân tử khí oxygen chuyển động với tốc độ trung bình vào khoảng $400~\text{m/s}$.

2. Chất khí

Tính chất của chất khí

• Có hình dạng và thể tích của bình chứa nó.
• Có khối lượng riêng nhỏ hơn nhiều so với chất lỏng và chất rắn.
• Dễ bị nén. Gây ra áp suất lên thành bình chứa nó. Khi nhiệt độ tăng, áp suất khí tác dụng lên thành bình tăng.
• Lượng chất: Mol là lượng chất trong đó chứa số phân tử (hoặc nguyên tử bằng $N_A \approx 6.02 \cdot 10^{23}~\text{mol}^{-1}$). $N_A$ được gọi là số Avogadro (số phân tử trong một mol chất):
  $$n = \frac{N}{N_A} = \frac{m}{M}$$

3. Mô hình động học phân tử chất khí

Mô hình

• Các phân tử khí ở xa nhau, khoảng cách giữa chúng rất lớn so với kích thước mỗi phân tử. Lực liên kết giữa các phân tử ở thể khí rất yếu so với thể lỏng và thể rắn.
• Các phân tử chất khí chuyển động hỗn loạn, không ngừng. Chuyển động này càng nhanh thì nhiệt độ chất khí càng cao.
• Các phân tử khí va chạm vào thành bình gây ra áp suất thành bình chứa khí.

Khí lí tưởng

• Các phân tử khí được coi là chất điểm (bỏ qua kích thước của chúng), không tương tác với nhau khi chưa va chạm.
• Các phân tử khí tương tác khi va chạm với nhau và va chạm với thành bình. Các va chạm này là va chạm hoàn toàn đàn hồi.
• Thể tích của các phân tử khí lí tưởng có thể bỏ qua nhưng khối lượng thì không.

1. Các thông số trạng thái của một lượng khí

• Thể tích ($V$), nhiệt độ ($T$) và áp suất ($p$) được gọi là các thông số trạng thái của lượng khí.
• Ở điều kiện tiêu chuẩn: $T = 273~\text{K}$, $p = 1~\text{atm}$.

2. Quá trình biến đổi trạng thái của khí

• Quá trình biến đổi từ trạng thái này sang trạng thái khác gọi là quá trình biến đổi trạng thái.
• Quá trình biến đổi của một lượng khí xác định mà trong đó một trong ba thông số trạng thái không đổi gọi là đẳng quá trình.

3. Định luật Boyle

Nội dung định luật

• Với một khối khí xác định, khi giữ nhiệt độ của khí không đổi thì áp suất gây ra bởi khí tỉ lệ nghịch với thể tích của nó:
  $$P \cdot V = \text{const}$$
• Quá trình biến đổi trạng thái của một lượng khí xác định trong đó nhiệt độ được giữ không đổi gọi là quá trình đẳng nhiệt.
• Gọi $P_1, V_1$ và $P_2, V_2$ lần lượt là áp suất và thể tích của một lượng khí xác định ở hai trạng thái:
  $$P_1 V_1 = P_2 V_2$$

4. Đường đẳng nhiệt

• Đường biểu diễn sự phụ thuộc của $p$ theo $V$ khi nhiệt độ của khối khí không đổi gọi là đường đẳng nhiệt.

1. Quá trình đẳng áp

• Quá trình biến đổi trạng thái của một khối lượng khí xác định khi giữ áp suất không đổi gọi là quá trình đẳng áp.

2. Định luật Charles

Phát biểu định luật Charles:

• Ở áp suất không đổi, thể tích của một khối lượng khí xác định tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối của nó:
  $$\frac{V}{T} = \text{const}$$
  Nếu xét khối khí ở hai trạng thái $V_1, T_1$ và $V_2, T_2$:
  $$\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2}$$

3. Đường đẳng áp:

Trong hệ toạ độ $(V-T)$, đường đẳng áp là đường thẳng có phần kéo dài đi qua gốc toạ độ.

1. Phương trình trạng thái khí lí tưởng

2. Phương trình Clapeyron

• Xét một lượng khí lí tưởng có khối lượng $m$ và khối lượng mol là $M$.
• Ở điều kiện tiêu chuẩn, $1~\text{mol}$ của bất kì khí nào có thể tích $V=22.4~\text{l}$, áp suất $p=1.013 \cdot 10^5~\text{Pa}$ và nhiệt độ $T=273~\text{K}$ do đó:
  $$\frac{pV}{T} = \frac{1.013 \cdot 10^5 \cdot 22.4 \cdot 10^{-3}}{273} \approx 8.31$$
• Đặt $R = 8.31~\text{J/mol}\cdot\text{K}$ là hằng số khí lí tưởng.
• Vậy nếu xét $n$ mol khí lí tưởng thì PT Clapeyron:
  $$PV = nRT$$

3. Quá trình đẳng tích

• Quá trình đẳng tích là quá trình biến đổi trạng thái của một lượng khí xác định trong đó thể tích của khí được giữ không đổi.
• Trong quá trình biến đổi đẳng tích, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối:
  $$\frac{p_1}{T_1} = \frac{p_2}{T_2} \quad \text{hay} \quad \frac{p}{T} = \text{const}$$

1. Áp suất khí theo mô hình động học phân tử:

$\rho$: khối lượng riêng của khí $\left(\text{kg/m}^3\right)$

$\mu=\frac{N}{V}$: mật độ phân tử $\left(\text{m}^{-3}\right)$

$\overline{E_d}=\frac{m\overline{v^2}}{2}$: động năng trung bình của phân tử $\left(\text{J}\right)$.

2. Mối quan hệ giữa động năng phân tử và nhiệt độ:

$k = 1.38 \cdot 10^{-23}~\text{J/K}$ gọi là hằng số Boltzmann.

• Động năng trung bình của phân tử tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối.
• Các khí có bản chất khác nhau, khối lượng khác nhau nhưng nhiệt độ như nhau thì động năng trung bình của các phân tử bằng nhau.
• Động năng trung bình của phân tử khí càng lớn thì nhiệt độ của khí càng cao.
• Vì $E_d$ tỉ lệ thuận với $T$ nên ta có thể coi nhiệt độ tuyệt đối là số đo động năng trung bình của phân tử theo một đơn vị khác.

1. Tương tác từ:

Tương tác giữa nam châm với nam châm, giữa dòng điện với nam châm và giữa dòng điện với dòng điện đều gọi là tương tác từ. Lực tương tác trong các trường hợp đó gọi là lực từ.

2. Từ trường:

a. Khái niệm từ trường

• Xung quanh nam châm, dòng điện có từ trường.

b. Tính chất cơ bản của từ trường

• Tính chất cơ bản của từ trường là nó gây ra lực từ tác dụng lên một nam châm, một dòng điện hay một hạt mang điện chuyển động đặt trong nó.

c. Cảm ứng từ

• Để đặc trưng cho từ trường về mặt tác dụng lực, người ta đưa vào một đại lượng vectơ gọi là cảm ứng từ, kí hiệu là B.

3. Đường sức từ

• Đường sức từ là những đường vẽ ở trong không gian có từ trường, sao cho tiếp tuyến tại mỗi điểm có phương trùng với phương của từ trường tại điểm đó.

Các tính chất của đường sức từ:

• Qua mỗi điểm trong không gian có từ trường chỉ vẽ được một đường sức từ.
• Các đường sức từ là những đường cong khép kín hoặc vô hạn ở hai đầu.
• Chiều của các đường sức từ tuân theo những quy tắc xác định (quy tắc nắm tay phải, quy tắc vào Nam ra Bắc).
• Quy ước vẽ các đường sức từ sao cho chỗ nào từ trường mạnh thì các đường sức từ mau và chỗ nào từ trường yếu thì các đường sức từ thưa.

1. Lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện:

• Điểm đặt: Tại trung điểm đoạn dây dẫn đang xét.
• Phương: vuông góc với mặt phẳng chứa đoạn dòng điện và cảm ứng từ - tại điểm khảo sát.
• Chiều lực từ: Quy tắc bàn tay trái.
• Độ lớn:
  $$F = BIl \sin \alpha$$

1. Từ thông qua diện tích $S$ đặt trong từ trường đều:

• Với $\alpha = [\vec{n};\vec{B}]$.
• Đơn vị từ thông là vêbe (Wb): $1~\text{Wb} = 1~\text{T}\cdot\text{m}^2$.

2. Hiện tượng cảm ứng điện từ

• Khi từ thông qua cuộn dây dẫn kín biến thiên thì trong cuộn dây dẫn đó xuất hiện dòng điện cảm ứng. Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.
• Hiện tượng này chỉ tồn tại trong khoảng thời gian từ thông qua cuộn dây dẫn kín biến thiên.

3. Chiều dòng điện cảm ứng, Định luật Lenz

• Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra có tác dụng chống lại sự biến thiên của từ thông qua mạch kín.
• Khi một khối kim loại chuyển động trong một từ trường hoặc được đặt trong một từ trường biến thiên thì trong khối kim loại xuất hiện dòng điện cảm ứng gọi là dòng điện Fu-cô.

4. Suất điện động cảm ứng

• Khi từ thông qua một mạch kín (C) biến thiên thì trong mạch kín đó xuất hiện suất điện động cảm ứng và do đó tạo ra dòng điện cảm ứng.
• Độ lớn suất điện động cảm ứng trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông qua mạch.
  $$e_c = -N\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}.(\text{V})$$

1. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều:

Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.

• Từ thông:
  $$\Phi = \Phi_0 \cos(\omega t + \varphi_0) \text{ (Wb)}$$
  Từ thông cực đại: $\Phi_0 = NBS$. ($N$: số vòng dây, $B$: cảm ứng từ $\left(\text{T}\right)$, $S$: diện tích $\left(\text{m}^2\right)$). $\varphi_0$ là pha ban đầu của từ thông, $\varphi_{\Phi} = (\vec{n},\vec{B})$ lúc $t=0$.

2. Suất điện động cảm ứng:

Đặt $e = E_0 \cos(\omega t + \varphi_e)~\left(\text{V}\right)$

$E_0 = \omega \Phi_0 = \omega NBS$

• $e$ là suất điện động tức thời $\left(\text{V}\right)$;
• $\varphi_e$: pha ban đầu của suất điện động cảm ứng;
• $E_0$: biên độ của suất điện động $\left(\text{V}\right)$;
• $E$: suất điện động hiệu dụng $\left(\text{V}\right)$.
  $$E = \frac{E_0}{\sqrt{2}}$$

3. Dòng điện xoay chiều:

a) Định nghĩa:

Dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ tức thời biến thiên theo một hàm sin (hoặc cosin) của thời gian.

• $i$ là cường độ dòng điện tức thời $\left(\text{A}\right)$;
• $\varphi_i$: pha ban đầu của cường độ dòng điện ($i$).
• $I_0$ là cường độ dòng điện cực đại (biên độ của cường độ dòng điện) $\left(\text{A}\right)$;
• $I$: cường độ dòng điện hiệu dụng $\left(\text{A}\right)$.
  $$I = \frac{I_0}{\sqrt{2}}$$

b) Tác dụng của dòng điện:

Tác dụng nhiệt, hoá học, từ (nổi bật nhất), sinh lí,...

4. Điện áp xoay chiều:

a) Định nghĩa:

Điện áp xoay chiều là điện áp biến thiên điều hoà theo thời gian.

• $u$ là điện áp tức thời $\left(\text{V}\right)$;
• $U_0$ là điện áp cực đại (biên độ điện áp) $\left(\text{V}\right)$;
• $\varphi_u$: pha ban đầu của điện áp tức thời ($u$);
• $U$: điện áp hiệu dụng $\left(\text{V}\right)$.
  $$U = \frac{U_0}{\sqrt{2}}$$

b) Độ lệch pha giữa u và i:

Độ lệch pha giữa $u$ và $i$ phụ thuộc vào tính chất của mạch điện, được xác định:

• Nếu $\varphi > 0 \Rightarrow$ điện áp $u$ sớm pha hơn cường độ dòng điện $i$;
• Nếu $\varphi < 0 \Rightarrow$ điện áp $u$ trễ pha hơn cường độ dòng điện $i$;
• Nếu $\varphi = 0 \Rightarrow u$ và $i$ cùng pha (đồng pha).

5. Máy phát điện xoay chiều:

a) Nguyên tắc hoạt động:

Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.

b) Cấu tạo:

Gồm hai phần chính là phần cảm và phần ứng.

• Phần cảm: tạo ra từ trường (Nam châm điện hoặc nam châm vĩnh cửu).
• Phần ứng: là phần tạo ra suất điện động và tạo ra dòng điện.
• Phần cảm, phần ứng có thể đứng yên hoặc chuyển động:
  • Bộ phận đứng yên gọi là Stato.
  • Bộ phận chuyển động gọi là rôto.
• Ngoài ra còn sử dụng bộ góp điện (vành khuyên và chổi quét) để lấy điện ra.

c) Tần số dòng điện xoay chiều do máy dao điện phát ra là:

Trong đó: $n$ là tốc độ quay của rôto (vòng/phút); $p$ là số cặp cực (Bắc - Nam).

1. Máy biến áp.

a) Định nghĩa:

Máy biến áp là thiết bị dùng để biến đổi điện áp của dòng điện xoay chiều mà không làm thay đổi tần số của nó.

b) Cấu tạo:

Gồm hai bộ phận chính.

• Lõi thép (sắt): Làm từ nhiều lá thép mỏng (kĩ thuật điện: tôn silíc...) ghép sát cách điện với nhau để giảm hao phí dòng điện Phucô gây ra.
• Cuộn dây: gồm hai cuộn sơ cấp và thứ cấp được làm bằng đồng quấn trên lõi thép.
  • Cuộn dây sơ cấp: là cuộn được nối với nguồn điện xoay chiều, gồm $N_1$ vòng dây.
  • Cuộn dây thứ cấp: là cuộn được nối với tải tiêu thụ, gồm $N_2$ vòng dây.

c) Nguyên tắc hoạt động:

Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.

d) Sự biến đổi điện áp và cường độ dòng điện qua máy biến áp:

• Chế độ không tải (khoá K mở): Nếu bỏ qua điện trở các dây quấn thì $U_1 = E_1; U_2 = E_2$.
  $$\frac{E_1}{E_2} = \frac{U_1}{U_2} = \frac{N_1}{N_2}$$
  • Nếu: $N_2 > N_1 \Rightarrow U_2 > U_1$: Máy tăng áp.
  • Nếu: $N_2 < N_1 \Rightarrow U_2 < U_1$: Máy hạ áp.
  

2. Đàn Ghi ta điện:

Khi gảy đàn, đoạn dây gần nam châm bị nhiễm từ dao động và tạo ra sự biến thiên từ thông qua cuộn dây của bộ cảm ứng, từ đó tạo ra một suất điện động cảm ứng. Tín hiệu điện được đưa đến một bộ khuếch đại và loa, tạo ra sóng âm thanh mà chúng ta nghe được.

1. Liên hệ giữa điện trường biến thiên và từ trường biến thiên:

• Trong vùng không gian có từ trường biến thiên theo thời gian thì trong vùng đó xuất hiện một điện trường xoáy (là điện trường có đường sức điện là đường cong kín).
• Nếu tại một nơi có điện trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện một từ trường, đường sức của từ trường bao giờ cũng khép kín.

2. Điện từ trường:

• Mỗi biến thiên theo thời gian của từ trường đều sinh ra trong không gian xung quanh một điện trường xoáy biến thiên theo thời gian và ngược lại, mỗi biến thiên theo thời gian của điện trường cũng sinh ra một từ trường biến thiên theo thời gian trong không gian xung quanh.
• Điện trường biến thiên và từ trường biến thiên có mối liên hệ mật thiết với nhau. Chúng cùng tồn tại, cùng biến đổi trong một trường thống nhất là điện từ trường.

3. Mô hình sóng điện từ:

4. Sóng điện từ:

a. Định nghĩa:

Là quá trình lan truyền điện từ trường trong không gian.

b. Đặc điểm và tính chất của sóng điện từ

Đặc điểm:

Hình 21. Hướng vector B, E, v

• Trong quá trình truyền sóng $(\vec{E} \perp \vec{B}) \perp \vec{Ox}$: điện trường và từ trường dao động theo phương vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng. Sóng điện từ là sóng ngang.
• Cả $\vec{E}$ và $\vec{B}$ đều biến thiên tuần hoàn theo không gian và thời gian và luôn cùng pha nhau.
• Tại mỗi điểm $3$ vectơ $\vec{E}$, $\vec{B}$, $\vec{v}$ tạo thành một tam diện thuận.
• Sóng điện từ truyền được trong mọi môi trường, kể cả chân không (khác với sóng cơ).
• Tốc độ lan truyền của sóng điện từ trong chân không bằng tốc độ ánh sáng: $c = 3 \cdot 10^8~\text{m/s}$.
• Trong chân không, sóng điện từ có bước sóng:
  $$\lambda = cT = \frac{c}{f}$$
  ($T, f$ là chu kì, tần số của dao động điện từ)

Tính chất:

• Quá trình truyền sóng điện từ là quá trình truyền năng lượng.
• Tần số càng lớn thì năng lượng sóng điện từ càng lớn.
• Tuân theo các quy luật: truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ.
• Tuân theo các quy luật: giao thoa, nhiễu xạ.

c. Nguồn phát sóng điện từ (chấn tử):

• Bất cứ vật thể nào tạo ra một điện trường hay từ trường biến thiên đều được gọi là nguồn phát sóng điện từ.
• Ví dụ: tia lửa điện, dây dẫn điện xoay chiều, cầu dao đóng ngắt mạch điện,...

d. Phân loại sóng điện từ:

• Sắp xếp theo thứ tự giảm dần của bước sóng, sóng điện từ được phân ra thành $6$ loại lần lượt là: Sóng vô tuyến; Hồng ngoại; Ánh sáng nhìn thấy; Tử ngoại; Tia X; Tia gamma.

1. Mẫu hành tinh nguyên tử của Rơ-dơ-pho:

a) Thí nghiệm:

Dùng chùm hạt anpha bắn vào lá vàng mỏng, khẳng định nguyên tử có hạt nhân.

b) Nội dung:

"Nguyên tử gồm hạt nhân mang điện tích dương ở giữa, xung quanh có các hạt êlectrôn chuyển động giống như các hành tinh chuyển động xung quanh Mặt Trời".

2. Nucleon và ký hiệu hạt nhân:

a. Nucleon

• Hạt nhân được tạo thành bởi hai hạt là proton và neutron, hai hạt này có tên chung là nucleon.

b. Đơn vị khối lượng nguyên tử

• Đơn vị khối lượng nguyên tử có giá trị bằng $\frac{1}{12}$ khối lượng nguyên tử của đồng vị cacrbon -12.
• Kí hiệu là $u \approx 1.66055 \cdot 10^{-27}~\text{kg}$.
• Còn sử dụng đơn vị: $\text{MeV/c}^2$.
  $$1~\text{u} = 931.5~\text{MeV/c}^2 \Rightarrow \text{u}c^2 = 931.5~\text{MeV}$$

c. Bán kính hạt nhân:

Coi hạt nhân có dạng hình cầu, bán kính là R. $R = R_0 \cdot A^{1/3} = R_0 \sqrt[3]{A}$.

$R_0 = \text{const}$, cỡ $10^{-15}~\text{m}$ (cỡ fecmi).

Bán kính hạt nhân tỉ lệ thuận với căn bậc $3$ của số khối.

d. Ký hiệu hạt nhân:

Kí hiệu hạt nhân nguyên tử của nguyên tố X: ${}_Z^A X$.

• $A$: số khối (số nuclôn),
• $Z$: điện tích hạt nhân = số thứ tự = số hạt prôtôn = số hạt êlectrôn.
• $A = Z + N$ ($N$: số hạt nơtrôn).

e. Đồng vị:

• Định nghĩa: Đồng vị của một nguyên tố hoá học là hạt nhân của các nguyên tử của nguyên tố đó có cùng số hạt prôtôn nhưng khác số hạt nơtrôn (cùng Z nhưng khác A).
• Kí hiệu: ${}_{Z}^{A_1}X; {}_{Z}^{A_2}X$.
• Một số đồng vị: Ví dụ: ${}_1^1 \text{H}, {}_1^2 \text{H}, {}_1^3 \text{H}$.

1. Phản ứng hạt nhân

a. Định nghĩa:

Phản ứng hạt nhân là mọi quá trình dẫn đến sự biến đổi hạt nhân.

b. Phân loại:

Gồm $2$ loại.

• Phản ứng hạt nhân kích thích:
  • Là quá trình các hạt nhân tương tác với các hạt khác tạo ra các hạt nhân mới.
  • Phương trình phản ứng: $A + B \rightarrow C + D$.
  • Ví dụ: ${}_2^4 \text{He} + {}_{7}^{14} \text{N} \rightarrow {}_1^1 \text{H} + {}_{8}^{17} \text{O}$.
• Phản ứng hạt nhân tự phát:
  • Đó là quá trình tự phân rã của một hạt nhân không bền vững thành các hạt nhân mới.
  • Phương trình phản ứng: $A \rightarrow B + C$.
  • Ví dụ: ${}_{92}^{238} \text{U} \rightarrow {}_{90}^{234} \text{Th} + {}_2^4 \text{He}$.

2. Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân

Xét phản ứng hạt nhân sau:

${}_{Z_1}^{A_1}X_1 + {}_{Z_2}^{A_2}X_2 \rightarrow {}_{Z_3}^{A_3}X_3 + {}_{Z_4}^{A_4}X_4$

a) Định luật bảo toàn số khối (số hạt nuclôn):

b) Định luật bảo toàn điện tích:

c) Định luật bảo toàn động lượng:

d) Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần:

• Trường hợp 1: Phản ứng không kèm theo tia $\gamma$
  $$(m_1 + m_2)c^2 + K_1 + K_2 = (m_3 + m_4)c^2 + K_3 + K_4$$
• Trường hợp 2: Phản ứng có kèm theo tia $\gamma$
  $$(m_1 + m_2)c^2 + K_1 + K_2 = (m_3 + m_4)c^2 + K_3 + K_4 + \epsilon$$
  Với $\epsilon=\frac{hc}{\lambda}$ là năng lượng phôtôn tia gamma.

3. Năng lượng liên kết

a. Lực hạt nhân và năng lượng liên kết

• Lực tương tác giữa các nucleon trong hạt nhân là lực hút gọi là lực hạt nhân.

b. Độ hụt khối:

c. Năng lượng liên kết:

d. Năng lượng liên kết riêng:

Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững.

e. Mối liên hệ giữa năng lượng và khối lượng

• Theo hệ thức Anh-xtanh: năng lượng nghỉ ban đầu là $E_0 = m_0 c^2$.
• Năng lượng nghỉ của hạt nhân là $E = mc^2$.
• Năng lượng: $W_{lk} = \Delta mc^2 = (m_0 - m)c^2$, gọi là năng lượng liên kết.
• Năng lượng toả ra khi tổng hợp được một hạt nhân X đúng bằng năng lượng liên kết.
• Năng lượng liên kết toả ra dưới dạng: động năng của hạt nhân hoặc năng lượng tia gamma.
• Muốn phá vỡ hạt nhân có khối lượng $m$ thành các hạt nuclôn riêng rẽ có khối lượng $m_0 > m$ thì ta phải tốn một năng lượng tối thiểu tương ứng $\Delta E = \Delta m \cdot c^2 = (m_0 - m)c^2$ để thắng lực hạt nhân.
• Năng lượng liên kết hạt nhân tỉ lệ thuận với độ hụt khối của hạt nhân.

4. Phản ứng phân hạch

a. Sự phân hạch:

Sự phân hạch là một hạt nhân (loại rất nặng) hấp thụ một nơtrôn chậm và vỡ thành hai hạt nhân trung bình.

Ví dụ: Phân hạch U235:

Đặc điểm:

• Mỗi phân hạch tạo ra từ $2$ đến $3$ nơtrôn thứ cấp (Đối với U235 trung bình: $2.5$).
• Mỗi phản ứng toả ra khoảng $200~\text{MeV}$.
• Các hạt nhân $X_1, X_2$ có số khối: $A_1, A_2$ từ $80$ đến $160$.
• Phân hạch thường kèm theo tia phóng xạ.
• Ví dụ cụ thể: ${}_{92}^{235}\text{U} + {}_0^1 n \rightarrow {}_{92}^{236}\text{U} \rightarrow {}_{39}^{95}\text{Y} + {}_{53}^{138}\text{I} + 3{}_0^1 n$.

b. Phản ứng dây chuyền và điều kiện xảy ra:

• Phản ứng dây chuyền: Trong phản ứng phân hạch, một phần số nơtrôn sinh ra bị mất mát vì nhiều nguyên nhân (thoát ra ngoài, bị hạt nhân tạp chất khác hấp thụ,...) nhưng nếu sau mỗi phân hạch, vẫn còn lại trung bình $k$ nơtrôn, mà $k > 1$ thì $k$ nơtrôn này đập vào các hạt nhân khác, lại gây ra $k$ phân hạch khác, sinh ra $k^2$ nơtrôn, $k^3$,... nơtrôn. Số phân hạch tăng rất nhanh trong một thời gian rất ngắn: ta có phản ứng dây chuyền.
• Gọi $k$ là hệ số nhân nơtrôn (hay là số nơtrôn trung bình còn lại sau mỗi phân hạch).
  • Với $k > 1$: Hệ thống vượt hạn. Phản ứng hạt nhân xảy ra không điều khiển được. Năng lượng toả ra có sức công phá rất dữ dội nên được ứng dụng để chế tạo bom nguyên tử.
  • Với $k = 1$: Hệ thống tới hạn. Phản ứng xảy ra điều khiển được. Năng lượng toả ra không đổi nên được ứng dụng trong lò phản ứng của nhà máy điện hạt nhân.
  • Với $k < 1$: Hệ thống dưới hạn. Phản ứng hạt nhân dây chuyền không xảy ra.
• Điều kiện để xảy ra phản ứng dây chuyền: $k \ge 1$. Khi đó khối lượng nhiên liệu hạt nhân phải lớn hơn hoặc bằng một giá trị tối thiểu, được gọi là khối lượng tới hạn ($m_{\text{th}}$). Ví dụ: Nhiên liệu là U235 thì có $m_{\text{th}} \approx 15~\text{kg}$; Pu239 có $m_{\text{th}} \approx 5~\text{kg}$.

5. Phản ứng tổng hợp hạt nhân (nhiệt hạch)

a) Định nghĩa:

Phản ứng tổng hợp là phản ứng kết hợp hai hạt nhân nhẹ thành một hạt nhân nặng hơn.

Ví dụ:

b) Điều kiện xảy ra phản ứng:

Xảy ra ở nhiệt độ rất cao (nhiệt hạch). Nhiệt độ rất cao khoảng hàng trăm triệu độ (cỡ $10^8~\text{K}$) nên được gọi là phản ứng nhiệt hạch.

• Ngoài điều kiện nhiệt độ cao, còn có $2$ điều kiện nữa để phản ứng nhiệt hạch xảy ra:
  • Mật độ hạt nhân $n$ phải đủ lớn.
  • Thời gian $\Delta t$ duy trì nhiệt độ cao phải đủ dài.
• $\rightarrow$ Tiêu chuẩn Lawson: $n \cdot \Delta t \ge 10^{14}~\text{s/cm}^3$.

c) Lí do con người quan tâm đến phản ứng nhiệt hạch

• Nguồn năng lượng nhiệt hạch là nguồn năng lượng vô tận, nhiên liệu có sẵn trong tự nhiên như trong nước ao, hồ, biển....
• Ít gây ô nhiễm môi trường vì ít tạo ra các tia phóng xạ.
• Toả ra năng lượng rất lớn.

6. So sánh phản ứng phân hạch và phản ứng nhiệt hạch

Giống nhau:

Đều là phản ứng hạt nhân toả năng lượng.

Khác nhau:

• Một phản ứng phân hạch toả năng lượng lớn hơn một phản ứng nhiệt hạch.
• Cùng khối lượng nhiên liệu thì phản ứng nhiệt hạch toả ra năng lượng lớn hơn phản ứng phân hạch.
• Hiện nay: phản ứng phân hạch có thể điều khiển được, phản ứng nhiệt hạch chưa điều khiển được.
• Phản ứng nhiệt hạch ``sạch hơn" phản ứng phân hạch vì ít có các bức xạ gây ô nhiễm.

1. Hiện tượng phóng xạ

a) Định nghĩa:

Hiện tượng một hạt nhân không bền vững tự phát phân rã, phát ra các tia phóng xạ và biến đổi thành hạt nhân khác gọi là hiện tượng phóng xạ.

Ví dụ: ${}_{84}^{210}\text{Po} \rightarrow {}_2^4 \text{He} + {}_{82}^{206}\text{Po}$.

b) Đặc điểm:

• Hiện tượng phóng xạ chỉ phụ thuộc vào nguyên nhân bên trong của hạt nhân.
• Hiện tượng phóng xạ không phụ thuộc vào các tác nhân lý, hoá bên ngoài như áp suất, nhiệt độ,...

c) Phương trình phóng xạ: $A \rightarrow B + C$

• Hạt nhân phóng xạ là hạt nhân mẹ (A)
• Hạt nhân sản phẩm là hạt nhân con (B)
• Các tia phóng xạ (C) là $\alpha$ hoặc $\beta$.

2. Định luật phóng xạ

a) Nội dung:

Trong quá trình phân rã, số hạt nhân phóng xạ giảm theo thời gian theo định luật hàm số mũ.

b) Biểu thức:

• Theo số nguyên tử: $N = N_0 e^{-\lambda t}$ hoặc $N = \frac{N_0}{2^k}$ với $k = \frac{t}{T}$.
• Theo khối lượng chất phóng xạ: $m = m_0 e^{-\lambda t}$ hoặc $m = \frac{m_0}{2^k}$.
  • $N_0, m_0$ là số nguyên tử và khối lượng chất phóng xạ ở thời điểm ban đầu $t=0$.
  • $N, m$ là số nguyên tử và khối lượng chất phóng xạ còn lại ở thời điểm $t$.
• $\lambda$ là hằng số phóng xạ:
  $$\lambda = \frac{\ln 2}{T} \approx \frac{0.693}{T}$$
• $T$ là chu kì bán rã: cứ sau khoảng thời gian này thì một nửa số nguyên tử của chất này biến đổi thành chất khác.

c) Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của N theo thời gian t:

$N = N_0 e^{-\lambda t} \rightarrow$ đồ thị là đường cong.

3. Độ phóng xạ

a) Định nghĩa:

Độ phóng xạ của một lượng chất phóng xạ là đại lượng vật lí đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu của lượng chất phóng xạ, được đo bằng số phân rã giây.

b) Biểu thức:

Độ phóng xạ lúc đầu ($t=0$): $H_0 = \lambda N_0$.

c) Đơn vị:

Là Becơren, kí hiệu: $\text{Bq}$; $1~\text{Bq} = 1$ phân rã/giây.

Ngoài ra còn dùng đơn vị là Curi ($\text{Ci}$): $1~\text{Ci} = 3.7 \cdot 10^{10}~\text{Bq}$.

4. Các loại tia phóng xạ

a) Tia anpha ($\alpha$)

• Thực chất: là chùm hạt nhân hêli (${}_2^4 \text{He}$), gọi là hạt $\alpha$.
• Tính chất:
  • Bị lệch trong điện trường và từ trường.
  • Tốc độ khi bay ra khỏi nguồn cỡ $2 \cdot 10^7~\text{m/s}$.
  • Có khả năng ion hoá môi trường rất mạnh và mất dần năng lượng.
  • Khả năng đâm xuyên yếu, đi được tối đa $8~\text{cm}$ trong không khí, không xuyên qua được tấm bìa dày $1~\text{mm}$.

b) Tia bêta ($\beta$):

Gồm hai loại là tia $\beta^+$ và $\beta^-$.

• Thực chất:
  • Tia bêta cộng ($\beta^+$) là chùm hạt êlectrôn dương (hạt pôzitrôn: $e^+$).
  • Tia bêta trừ ($\beta^-$): là chùm hạt êlectrôn âm (hạt êlectrôn: $e^-$).
• Tính chất:
  • Tia $\beta$ được phóng ra với tốc độ rất lớn, gần bằng vận tốc ánh sáng trong chân không.
  • Có khả năng ion hoá môi trường nhưng yếu hơn tia $\alpha$.
  • Có khả năng đâm xuyên mạnh hơn tia $\alpha$, có thể đi được vài mét trong không khí và xuyên qua lá nhôm dày cỡ $\text{mm}$.
  • Bị lệch trong điện trường và từ trường.

c) Tia gamma ($\gamma$)

• Thực chất: Tia $\gamma$ có bản chất là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn (dưới $0.01~\text{nm}$). Đây là chùm phôtôn có năng lượng cao.
• Tính chất:
  • Không mang điện nên không bị lệch trong điện trường, từ trường nên truyền thẳng.
  • Có khả năng đâm xuyên mạnh nhất, có thể đi qua lớp chì dầy hàng chục $\text{cm}$ và rất nguy hiểm cho con người.

1. Nhà máy điện hạt nhân

Nhà máy điện hạt nhân sử dụng nhiệt lượng từ các phản ứng phân hạch hạt nhân để điều khiển các tuabin quay, từ đó tạo ra điện năng.

a. Cấu tạo:

Bộ phận chính trong nhà máy là "Lò phản ứng hạt nhân". Trong lò gồm:

• Thanh nhiên liệu: thường được làm bằng hợp kim chứa urani đã được làm giàu.
• Chất làm chậm: nước nặng $D_2O$, than chì, berili,...
• Thanh điều khiển: chất hấp thụ nơtrôn không bị phân hạch như: Bo ($\text{B}$), Cadimi ($\text{Cd}$),...

b. Hoạt động:

Điều chỉnh thanh điều khiển để hệ số: $k=1$.

2. Y học hạt nhân

a. Chẩn đoán thông qua chụp ảnh phóng xạ cắt lớp bên trong cơ thể

b. Điều trị bệnh

• Trong điều trị bệnh ung thư, bệnh nhân được uống hoặc tiêm dược chất phóng xạ với thành phần chứa đồng vị phóng xạ. Các tế bào ung thư sẽ chết do hấp thụ tia phóng xạ có trong dược chất phóng xạ được mạch máu vận chuyển tới.
• Ngoài cách sử dụng dược chất phóng xạ, người ta còn dùng máy xạ trị để chiếu tia phóng xạ từ bên ngoài cơ thể vào tế bào ung thư để tiêu diệt chúng.
• Tia phóng xạ cũng được dùng để khử trùng, khử khuẩn.

3. Ứng dụng của phóng xạ hạt nhân trong công nghệ sinh học và trong bảo quản thực phẩm

• Trong công nghệ sinh học, tia phóng xạ có thể được sử dụng hỗ trợ nghiên cứu gây đột biến gene, nhằm tạo ra các giống cây trồng mới có một số đặc điểm vượt trội như khả năng kháng sâu bệnh, năng suất cao, tạo quả trái mùa, hoặc một số loại quả không hạt, ... Cây trồng đột biến gene có thể ít ảnh hưởng tới môi trường do cây chỉ cần sử dụng ít phân bón và các loại thuốc trừ sâu, thuốc kích thích sinh trưởng.
• Phương pháp đánh dấu phóng xạ được sử dụng trong nghiên cứu sinh học, nông nghiệp và lâm nghiệp.
• Sử dụng trong công nghệ tiệt trùng, bảo quản thực phẩm.

a) Cách thiết lập phương trình thứ nhất

• Bước 1: Tính năng lượng của phản ứng hạt nhân $\Delta E = (m_A + m_B - m_C - m_D) \cdot c^2$.
• Bước 2: Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng toàn phần. Phải xác định rõ phản ứng hạt nhân có kèm theo tia gamma hay không.
  • Trường hợp 1: Phản ứng không kèm theo tia gamma $K_C + K_D = K_A + \Delta E$.
  • Trường hợp 2: Phản ứng có kèm theo tia gamma $K_C + K_D = K_A + \Delta E - \epsilon$. Với $\epsilon$ là năng lượng của phôtôn tia gamma $(\epsilon = hf = \frac{hc}{\lambda})$.

b) Cách thiết lập phương trình thứ hai

• Trường hợp 1: Cho hai hạt nhân bay ra có cùng động năng
$K_C = K_D$.
• Trường hợp 2: Cho hai hạt nhân bay ra có cùng độ lớn động lượng
$p_C = p_D \Leftrightarrow p_C^2 = p_D^2 \Leftrightarrow 2m_C K_C = 2m_D K_D \Rightarrow m_C K_C - m_D K_D = 0$
• Trường hợp 3: Cho hai hạt nhân bay ra có cùng tốc độ (độ lớn vận tốc)
$v_C = v_D \Rightarrow \frac{K_C}{K_D} = \frac{m_C}{m_D} \Rightarrow m_D K_C - m_C K_D = 0$
• Trường hợp 4: Cho hai hạt nhân bay ra theo phương vuông góc với nhau
$\vec{v}_C \perp \vec{v}_D$.
Định luật bảo toàn động lượng
$\vec{p}_A = \vec{p}_C + \vec{p}_D \Rightarrow p_A^2 = p_C^2 + p_D^2 \Rightarrow 2m_A K_A = 2m_C K_C + 2m_D K_D \Rightarrow m_C K_C + m_D K_D = m_A K_A$
• Trường hợp 5: Cho một hạt nhân bay ra theo phương vuông góc với phương chuyển động của hạt nhân ban đầu (A). Giả sử:
$\vec{v}_C \perp \vec{v}_A$. $\Rightarrow p_D^2 = p_C^2 + p_A^2 \Rightarrow m_D K_D - m_C K_C = m_A K_A$

1. Tính góc tạo bởi hướng của hạt nhân C và D: $\varphi = (\vec{v}_C, \vec{v}_D) = ?$

2. Tính góc tạo bởi hướng của hạt nhân C và hạt nhân A ban đầu: $\theta = (\vec{v}_C, \vec{v}_A) = ?$

1. Tính năng lượng phân rã:

Phóng xạ là phản ứng hạt nhân luôn tỏa năng lượng.

2. Tính động năng của hạt B và C:

3. Tính phần trăm động năng của hạt B và C theo năng lượng phân rã $\Delta E$

Phần trăm động năng của hạt nhân B: $\frac{K_{B}}{\Delta E}=\frac{m_{C}}{m_{B}+m_{C}}\cdot 100\%$

Phần trăm động năng của hạt nhân C: $\frac{K_{C}}{\Delta E}=\frac{m_{B}}{m_{B}+m_{C}}\cdot 100\%$

4. Trong phóng xạ:

Tỉ lệ động năng: $\frac{K_B}{K_C} = \frac{m_C}{m_B}$. Nếu $\vec{v}_{B} \perp \vec{v}_{C}$ (trường hợp này hiếm khi tự xảy ra trong phân rã 2 hạt từ hạt mẹ đứng yên).

1. Cho biết khối lượng chất phóng xạ lúc ban đầu $m_0$:

2. Số nguyên tử còn lại chưa bị phân rã ở thời điểm $t$:

3. Số nguyên tử đã bị phân rã sau thời gian $t$:

với $k = \frac{t}{T}$.

Khi khoảng thời gian khảo sát rất bé so với chu kì bán rã $t \ll T \Rightarrow \frac{\ln 2}{T}t \Rightarrow \lambda t \ll 1$ thì có thể lấy gần đúng là $1 - e^{-\lambda t} \approx \lambda t$ nên số hạt nhân phân rã:

Công thức gần đúng: $e^{-x} \approx 1 - x$ (với $x \ll 1$).

4. Phần trăm số nguyên tử còn lại ở thời điểm $t$:

5. Phần trăm số nguyên tử đã bị phân rã ở thời điểm $t$:

6. Gọi $\tau$ là khoảng thời gian mà sau đó số nguyên tử của chất phóng xạ giảm đi $e$ lần (e là loga cơ số tự nhiên, với $\ln e = 1$):

7. Cho biết sau thời gian $t_1$ số nguyên tử còn lại là $N_1$, sau thời gian $t_2$ số nguyên tử còn lại là $N_2$. Tìm chu kỳ bán rã $T$.

Nếu $\frac{N_0}{N} = 2^k (k \in \mathbb{N}^*) \Rightarrow t = kT$.

8. Tìm thời gian $t$ từ lúc $t=0$ đến khi số nguyên tử còn lại là $N$:

• Tổng quát:
  $$t = \frac{T}{\ln 2} \ln\left(\frac{N_0}{N}\right)$$

9. Cho biết trong thời gian $\Delta t$ (giây) đầu tiên. Số tia phóng xạ phát ra là $x$. Ta biết số hạt nhân phân rã sau khoảng thời gian $\Delta t$ là $\Delta N = x$.

1. Cho số nguyên tử chất phóng xạ lúc ban đầu $N_0$:

2. Khối lượng chất phóng xạ còn lại chưa bị phân rã ở thời điểm $t$:

3. Khối lượng chất phóng xạ đã bị phân rã sau thời gian $t$:

4. Phần trăm khối lượng chất phóng xạ còn lại ở thời điểm $t$:

5. Phần trăm khối lượng chất phóng xạ đã bị phân rã ở thời điểm $t$:

6. Gọi $\tau$ là khoảng thời gian mà sau đó khối lượng của chất phóng xạ giảm đi $e$ lần (e là loga cơ số tự nhiên, với $\ln e = 1$):

7. Khối lượng chất mới $A_1$ tạo thành sau thời gian $t$:

$A$ là số khối của chất phóng xạ ban đầu (chất mẹ). $A_1$ là số khối của chất mới được tạo thành (chất con).

Nếu phóng xạ $\beta^{\pm}$ thì $A=A_1 \Rightarrow m_1 = \Delta m$ (khối lượng chất mẹ bị phân rã).

1. Độ phóng xạ lúc ban đầu:

($H_0$ tính bằng $\text{Bq}$, $m_0$ tính bằng $\text{g}$, $T$ tính bằng $\text{s}$)

2. Độ phóng xạ ở thời điểm $t$:

($H$ tính bằng $\text{Bq}$, $m$ tính bằng $\text{g}$, $T$ tính bằng $\text{s}$)

3. Tìm thời điểm $t$ lúc đó độ phóng xạ còn lại là $H$:

• Đơn vị: Becơren ($\text{Bq}$), Curi ($\text{Ci}$)
• $1~\text{Bq} = 1$ phân rã/s; $1~\text{Ci} = 3.7 \cdot 10^{10}~\text{Bq}$
• Khi tính độ phóng xạ $H_0, H$ ($\text{Bq}$) thì chu kì phóng xạ (bán rã) $T$ có đơn vị là giây ($\text{s}$).

a) Bài toán 1: Tuổi cổ vật có nguồn gốc hữu cơ:

Định tuổi của $1$ pho tượng cổ bằng gỗ có khối lượng $m$.

• Đo độ phóng xạ của $^{14}\text{C}$ trong pho tượng cổ là $H$.
• Lấy $1$ mẫu gỗ có cùng bản chất và khối lượng với pho tượng nhưng vừa mới được chặt và đo độ phóng xạ của $^{14}\text{C}$ ta được kết quả là $H_0$.

• Đặc biệt: Nếu $\frac{H_0}{H} = 2^k (k \in \mathbb{N}^*) \Rightarrow t = kT$.
• Tổng quát:
  $$t = \frac{T}{\ln 2} \ln\left(\frac{H_0}{H}\right)$$

b) Bài toán 2: Xác định tuổi của các mẫu đất đá

Giả sử ban đầu trong mẫu khảo sát chỉ chứa chất X nguyên chất có chu kỳ bán rã T, sau $1$ thời gian trong mẫu đó có cả chất Y.

• Xác định $t$ nếu biết $\frac{N_Y}{N_X}$:
  $$t = \frac{T}{\ln 2} \ln\left(1 + \frac{N_Y}{N_X}\right)$$
  (Hãy nhớ: Tỉ số = Con/Mẹ)
• Xác định $t$ nếu biết $\frac{m_Y}{m_X}$:
  $$t = \frac{T}{\ln 2} \ln\left(1 + \frac{A_X}{A_Y} \cdot \frac{m_Y}{m_X}\right)$$

a. Ảnh hưởng của tia phóng xạ

• Các tia phóng xạ có thể gây tác động mạnh tới tế bào của con người cũng như sinh vật. Vì vậy khi bị phơi nhiễm tia phóng xạ với liều lượng lớn trong một khoảng thời gian dài, có thể ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khoẻ cũng như di truyền.
• Trong một số trường hợp, với nguồn phóng xạ mạnh dù chỉ tiếp xúc thời gian ngắn nhưng cảm giác bỏng rát xuất hiện ngay, còn gọi là bỏng phóng xạ. Sau đó, nạn nhân xuất hiện các triệu chứng buồn nôn, nôn mửa, suy nhược thần kinh, ... Các triệu chứng này còn gọi là nhiễm độc phóng xạ, ảnh hưởng lâu dài đến sức khoẻ, gây đột biến trong di truyền, ung thư.

b. Biển cảnh báo phóng xạ

c. Nguyên tắc an toàn phóng xạ

• Giữ khoảng cách đủ xa đối với nguồn phóng xạ. Nếu tăng gấp đôi khoảng cách từ chúng ta đến nguồn phóng xạ thì liều hấp thụ phóng xạ giảm đi $4$ lần.
• Cần sử dụng các tấm chắn nguồn phóng xạ đủ tốt. Tấm chắn càng dày và có khối lượng riêng càng lớn sẽ càng cản trở mạnh tia phóng xạ.
• Cần giảm thiểu thời gian phơi nhiễm phóng xạ.