Differenza tra fissione nucleare e fusione
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Differenza principale - Fissione nucleare vs Fusione
La fusione nucleare e la fissione nucleare sono reazioni chimiche che avvengono nel nucleo di un atomo. Queste reazioni rilasciano una quantità molto elevata di energia. In entrambe le reazioni, gli atomi sono alterati e i prodotti finali sarebbero completamente diversi dai reagenti iniziali. La fusione nucleare rilascia un'energia superiore a quella della fissione nucleare. Sebbene le reazioni di fissione nucleare non siano molto presenti nell'ambiente, la fusione nucleare si trova in stelle come il sole. La principale differenza tra la fissione nucleare e la fusione è quella la fissione nucleare è la divisione di un atomo in particelle più piccole mentre la fusione nucleare è la combinazione di atomi più piccoli per formare un grande atomo.
Aree chiave coperte
1. Cos'è la fissione nucleare
- Definizione, meccanismo, esempi
2. Cos'è la fusione nucleare
- Definizione, meccanismo, esempi
3. Qual è la differenza tra fissione nucleare e fusione
- Confronto tra le principali differenze
Termini chiave: deuterio, emivita, bombardamento neutronico, fissione nucleare, fusione nucleare, nucleo, radiazioni, decadimento radioattivo, trizio
Cos'è la fissione nucleare
La fissione nucleare è la divisione di un nucleo in particelle più piccole. Queste particelle più piccole sono chiamate frammenti. Spesso i prodotti della fissione nucleare includono neutroni e raggi gamma. Una reazione di fissione nucleare può rilasciare una quantità elevata di energia. Questa reazione può verificarsi in due modi come di seguito.
Bombardamento di neutroni
Questa è una reazione non spontanea in cui un grande isotopo instabile viene bombardato da neutroni ad alta velocità. Questi neutroni accelerati fanno sì che l'isotopo subisca la fissione. Innanzitutto, il neutrone si combina con il nucleo dell'isotopo. Il nuovo nucleo è più instabile; quindi, subisce la reazione di fissione. La fissione produce più neutroni che possono indurre altri isotopi a subire la fissione nucleare. Questo lo rende una reazione a catena. Questo è chiamato "reazione a catena nucleare".
Meccanismo - Fissione binaria
La fissione nucleare avviene attraverso un meccanismo speciale chiamato fissione binaria. Il nucleo di un atomo assume una forma sferica a causa della presenza di forze nucleari tra particelle subatomiche (neutroni e protoni). Quando il nucleo cattura il neutrone accelerato, la forma sferica del nucleo è deformata. Ciò causa la formazione di una forma con due lobi. Questa formazione di lobi fa separare le particelle subatomiche l'una dall'altra. Se la velocità del bombardamento è sufficiente, i due lobi possono essere separati completamente, formando due frammenti perché le forze nucleari non sono ora sufficienti per tenere insieme i lobi. Qui viene rilasciata una quantità molto elevata di energia. Questa energia proviene dal nucleo, dove le forti forze nucleari tra particelle subatomiche vengono convertite in energia.
Figura 01: Gli stadi della fissione binaria del nucleo. Qui, i due frammenti sono considerati della stessa dimensione. Ma un prodotto è effettivamente più piccolo dell'altro prodotto.
Decadimento radioattivo
Questo è un processo spontaneo. Isotopi instabili sottoposti a decadimento radioattivo. In questo processo, le particelle subatomiche del nucleo degli isotopi vengono convertite in diverse forme, risultando in un diverso elemento. Il prodotto è più stabile e gli isotopi instabili subiscono un decadimento radioattivo fino a quando tutti gli atomi diventano stabili.
In questo processo, gli isotopi instabili perdono energia emettendo radiazioni. Il decadimento radioattivo può provocare radiazioni composte da particelle alfa e particelle beta. Il decadimento del materiale radioattivo è misurato attraverso un termine chiamato "emivita". L'emivita di un materiale è il tempo impiegato da quel materiale per diventare la metà della sua massa iniziale.
Figura 2: una reazione di fissione nucleare
L'immagine sopra mostra una reazione di fissione nucleare che si verifica a causa del bombardamento di neutroni. Il neutrone colpisce l'isotopo Uranio-235 e forma un atomo di uranio-236. È molto instabile Quindi, è diviso in Barium-144, Krypton-89 e neutroni più accelerati insieme ad una quantità elevata di energia.
Cos'è la fusione nucleare
La fusione nucleare è la combinazione di due atomi più piccoli per creare un grande atomo, rilasciando energia. Ciò accade in condizioni di alta temperatura e pressione. A volte, la combinazione di nuclei risulterà in più di un grande atomo. Una volta calcolato, c'è una differenza di massa tra reagenti e prodotti. Questa massa mancante viene convertita in energia. La differenza di massa deriva dalla differenza di energie di legame nucleare.
Le reazioni di fusione nucleare si trovano più comunemente al sole. L'energia rilasciata dal sole è il risultato di reazioni di fusione nucleare che hanno luogo all'interno del sole. L'energia di legame nucleare è l'energia necessaria per tenere insieme protoni e neutroni all'interno del nucleo. Poiché i protoni sono caricati positivamente e si respingono a vicenda, dovrebbe esserci una forte forza attrattiva per tenerli insieme. Quando si tratta di piccoli nuclei, c'è un numero inferiore di protoni presenti; quindi, si verifica meno repulsione. Le forze di attrazione qui sono più alte. Pertanto, il legame dei nuclei libererà energia extra a causa dell'elevata attrazione tra due nuclei. Ma per combinazioni di nuclei più grandi, non viene rilasciata energia. Questo perché ci sono più protoni che causano un'alta repulsione tra due nuclei.
A causa della presenza di più protoni che causano una repulsione tra i nuclei, la fusione nucleare tra nuclei più pesanti non è esotermica. Ma a causa delle elevate forze di attrazione tra i protoni, i nuclei più leggeri subiscono reazioni di fusione nucleare altamente esotermiche.
Figura 3: Reazione della fusione nucleare al sole
Il sole è una stella Produce una quantità elevata di energia sotto forma di calore e luce. Questa energia proviene dalle reazioni di fusione che si verificano al sole. La reazione di fusione comporta la fusione di nuclei di deuterio e trizio. I prodotti finali dati da questa reazione sono elio, neutroni e molta energia.
Differenza tra fissione nucleare e fusione
Definizione
Fissione nucleare: La fissione nucleare è la divisione di un nucleo in particelle più piccole, rilasciando una quantità elevata di energia.
Fusione nucleare: La fusione nucleare è la combinazione di due atomi più piccoli per creare un grande atomo che rilascia energia.
Evento naturale
Fissione nucleare: Le reazioni di fissione nucleare non sono comuni in natura.
Fusione nucleare: Le reazioni di fusione nucleare sono comuni nelle stelle come il sole.
Requisiti
Fissione nucleare: Le reazioni di fissione nucleare possono richiedere neutroni ad alta velocità.
Fusione nucleare: Le reazioni di fusione nucleare richiedono condizioni di alta temperatura e alta pressione.
Produzione di energia
Fissione nucleare: Le reazioni di fissione nucleare producono un'alta energia.
Fusione nucleare: Le reazioni di fusione nucleare dei nuclei leggeri producono un'energia molto elevata, mentre le reazioni di fusione nucleare dei nuclei pesanti potrebbero non rilasciare energia.
Esempi
Fissione nucleare: Il bombardamento di neutroni di uranio-235 e il decadimento radioattivo in isotopi instabili sono esempi di fissone nucleare.
Fusione nucleare: Le reazioni di fusione nucleare sono più comunemente considerate come la fusione tra il deuterio e il trizio.
Conclusione
La fissione nucleare e le reazioni di fusione nucleare si verificano quando il nucleo di un atomo subisce cambiamenti in modi spontanei o non spontanei. Queste reazioni causano la creazione di nuovi elementi piuttosto che l'elemento iniziale. La differenza tra la fissione nucleare e la fusione è che la fissione nucleare è la divisione di un atomo in particelle più piccole mentre la fusione nucleare è la combinazione di atomi più piccoli per formare un grande atomo.
Riferimenti:
1. "Fusione nucleare." Wikipedia. Wikimedia Foundation, 28 luglio 2017. Web. Disponibile qui. 31 luglio 2017.
2. Concetti iperfisici "Fissione nucleare". N., n. Web. Disponibile qui. 31 luglio 2017.
Cortesia dell'immagine:
1. "Fissione nucleare" (dominio pubblico) via Commons Wikimedia
2. "Fusione nucleare" di qualcuno - Qualcuno (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
