Чем отличается ядерное оружие от атомного? Чем химические реакции отличаются от ядерных Чем химические реакции отличаются от ядерных.

На вопрос Чем отличаются ядерные реакции от химических? заданный автором Ёабзали Давлатов лучший ответ это Химические реакции происходят на молекулярном уровне, а ядерные- на атомарном.

Ответ от Боевое Яйцо [гуру]
При химических реакциях одни вещества превращаются в другие, но превращения одних атомов в другие не происходит. При ядерных реакциях происходит превращение атомов одних химических элементов в другие.

Ответ от Zvagelski michael-michka [гуру]
Ядерная реакция. - процесс превращения атомных ядер, происходящий при их взаимодействии с элементарными частицами, гамма-квантами и друг с другом, часто приводящий к выделению колоссального количества энергии. Спонтанные (происходящие без воздействия налетающих частиц) процессы в ядрах - например, радиоактивный распад - обычно не относят к ядерным реакциям. Для осуществления реакции между двумя или несколькими частицами необходимо, чтобы взаимодействующие частицы (ядра) сблизились на расстояние порядка 10 в минус 13 степени см, то есть характерного радиуса действия ядерных сил. Ядерные реакции могут происходить как с выделением, так и с поглощением энергии. Реакции первого типа, экзотермические, служат основой ядерной энергетики и являются источником энергии звёзд. Реакции, идущие с поглощением энергии (эндотермические) , могут происходить только при условии, что кинетическая энергия сталкивающихся частиц (в системе центра масс) выше определённой величины (порога реакции) .

Химическая реакция. - превращение одного или нескольких исходных веществ (реагентов) в отличающиеся от них по химическому составу или строению вещества (продукты реакции) - химические соединения. В отличии от ядерных реакций, при химических реакциях не изменяется общее число атомов в реагирующей системе, а также изотопный состав химических элементов.
Химические реакции происходят при смешении или физическом контакте реагентов самопроизвольно, при нагревании, участии катализаторов (катализ) , действии света (фотохимические реакции) , электрического тока (электродные процессы) , ионизирующих излучений (радиационно-химические реакции) , механического воздействия (механохимические реакции) , в низкотемпературной плазме (плазмохимические реакции) и т. п. Превращение частиц (атомов, молекул) осуществляется при условии, что они обладают энергией, достаточной для преодоления потенциального барьера, разделяющего исходное и конечное состояния системы (Энергия активации) .
Химические реакции всегда сопровождаются физическими эффектами: поглощением и выделением энергии, например в виде теплопередачи, изменением агрегатного состояния реагентов, изменением окраски реакционной смеси и др. Именно по этим физическим эффектам часто судят о протекании химических реакций.

В СМИ часто можно услышать громкие слова о ядерном оружии, но очень редко уточняется разрушительная способность того или иного взрывного заряда, поэтому как правило в один ряд ставятся термоядерные боеголовки мощностью в несколько мегатонн и атомные бомбы, сброшенные на Хиросиму и Нагасаки в конце второй мировой войны, мощность которых составляла всего от 15 до 20 килотонн, то есть в тысячу раз меньше. Что же стоит за этим колоссальным разрывом в разрушительной способности видов ядерного оружия?

Стоит за этим разная технология и принцип заряда. Если устаревшие «атомные бомбы», вроде тех, что были сброшены на Японию, работают на чистом делении ядер тяжелых металлов, то термоядерные заряды представляют из себя «бомбу в бомбе», наибольшее действие которой создает синтез гелия, а распад ядер тяжелых элементов является лишь детонатором этого синтеза.

Немного физики: тяжелые металлы – это чаще всего или уран с высоким содержанием изотопа 235 или плутоний 239. Они радиоактивны и их ядра не стабильны. Когда концентрация таких материалов в одном месте резко возрастает до определенного порога, происходит самоподдерживающаяся цепная реакция, когда нестабильные ядра, разрушаясь на части, провоцируют такой же распад соседних ядер своими осколками. При этом распаде выделяется энергия. Много энергии. Так работают взрывные заряды атомных бомб, а также ядерные реакторы АЭС.

Что касается термоядерной реакции или термоядерного взрыва, то там ключевое место отводится совсем иному процессу, а именно – синтезу гелия. При высоких температурах и давлении происходит так, что сталкиваясь, ядра водорода слипаются, создавая из себя более тяжелый элемент – гелий. При этом также выделяется огромное количество энергии, чему свидетельство – наше Солнце, где постоянно происходит этот синтез. В чем преимущества термоядерной реакции:

Во-первых, нет ограничения в возможной мощности взрыва, ведь он зависит исключительно от количества материала, из которого осуществляется синтез (чаще всего в качестве такого материала используют дейтерид лития).

Во-вторых, нет продуктов радиоактивного распада, то есть тех самых осколков ядер тяжелых элементов, что существенно снижает радиоактивное загрязнение.

Ну и в третьих, нет тех колоссальных сложностей в производстве взрывного материала, как в случае с ураном и плутонием.

Есть, правда, минус: требуется огромная температура и невероятное давление для начала такого синтеза. Вот для создания этого давления и жара, как раз требуется детонирующий заряд, работающий по принципу обыкновенного распада тяжелых элементов.

В заключении хочется сказать, что создание той или иной страной взрывного ядерного заряда чаще всего означает маломощную «атомную бомбу», а не действительно страшную и способную стереть с лица земли большой мегаполис термоядерную.

Согласно сообщениям новостей, Северная Корея угрожает протестировать водородную бомбу над Тихим океаном. В ответ президент Трамп назначает новые санкции для частных лиц, компаний и банков, которые ведут бизнес с страной.

«Я думаю, что это может быть испытание водородной бомбы на беспрецедентном уровне, возможно, над Тихоокеанским регионом», — сказал на этой неделе в ходе встречи на Генеральной Ассамблее Организации Объединенных Наций в Нью-Йорке министр иностранных дел Северной Кореи Ри Йонг Хо. Ри добавил, что «это зависит от нашего лидера».

Атомная и водородная бомба: отличия

Водородные бомбы или термоядерные бомбы являются более мощными, чем атомные или «делящие» бомбы. Отличия между водородными бомбами и атомными бомбами начинается с атомного уровня.

Атомные бомбы, как и те, которые использовались для опустошения японских городов Нагасаки и Хиросимы во время Второй мировой войны, работают путем расщепления ядра атома. Когда нейтроны или нейтральные частицы ядра расщепляются, некоторые попадают в ядра соседних атомов, разделяя их тоже. Результатом является очень взрывная цепная реакция. По данным Союза ученых, бомбы упали на Хиросиму и Нагасаки с мощностью 15 килотонн и 20 килотонн т.э.

Напротив, первое испытание термоядерного оружия или водородной бомбы в Соединенных Штатах в ноябре 1952 года привело к взрыву порядка 10 000 килотонн тротила. Термоядерные бомбы начинаются с той же реакции деления, которая управляет атомными бомбами, — но большая часть урана или плутония в атомных бомбах фактически не используется. В термоядерной бомбе дополнительный шаг означает, что появляется больше взрывной мощности бомбы.

Во-первых, воспламеняющийся взрыв сжимает сферу плутония-239, материал, который затем будет делиться. Внутри этой ямы плутония-239 находится камера газообразного водорода. Высокие температуры и давления, создаваемые делением плутония-239, заставляют атомы водорода сливаться. Этот процесс синтеза высвобождает нейтроны, которые возвращаются в плутоний-239, расщепляя больше атомов и усиливая цепную реакцию деления.

Смотрите видео: Атомная и водородная бомбы,какая мощнее? И в чём их отличие?

Ядерные испытания

Правительства во всем мире используют глобальные системы мониторинга для обнаружения ядерных испытаний в рамках усилий по обеспечению соблюдения Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний 1996 года. Есть 183 участника этого договора, но он не действует, поскольку ключевые страны, включая Соединенные Штаты, не ратифицировали его.

С 1996 года Пакистан, Индия и Северная Корея провели ядерные испытания. Тем не менее в договоре была введена система сейсмического мониторинга, которая может отличать ядерный взрыв от землетрясения. Международная система мониторинга также включает в себя станции, которые обнаруживают инфразвук — звук, частота которого слишком низкая для ушей человека для обнаружения взрывов. Восемьдесят станций радионуклидного мониторинга по всему миру измеряют атмосферные осадки, которые могут доказать, что взрыв, обнаруженный другими системами мониторинга, был по сути ядерным.

Если вы думаете, что атомная боеголовка является самым страшным оружием человечества, значит еще не знаете об водородной бомбе. Мы решили исправить эту оплошность и рассказать о том, что же это такое. Мы уже рассказывали о и .

Немного о терминологии и принципах работы в картинках

Разбираясь в том, как выглядит ядерная боеголовка и почему, необходимо рассмотреть принцип ее работы, основанный на реакции деления. Сначала в атомной бомбе происходит детонация. В оболочке располагаются изотопы урана и плутония. Они распадаются на частички, захватывая нейтроны. Далее разрушается один атом и инициируется деление остальных. Делается это при помощи цепного процесса. В конце начинается сама ядерная реакция. Части бомбы становятся одним целым. Заряд начинает превышать критическую массу. При помощи такой структуры освобождается энергия и происходит взрыв.

Кстати, ядерную бомбу еще называют атомной. А водородная получила название термоядерной. Поэтому вопрос, чем отличается атомная бомба от ядерной, по сути своей является некорректным. Это одно и то же. Отличие ядерной бомбы от термоядерной же заключается не только в названии.

Термоядерная реакция основана не на реакции деления, а сжатия тяжелых ядер. Ядерная боеголовка является детонатором или запалом для водородной бомбы. Другими словами, представьте себе огромную бочку с водой. В нее погружают атомную ракету. Вода представляет собой тяжелую жидкость. Тут протон со звуком замещается в ядре водорода на два элемента - дейтерий и тритий:

Дейтерий представляет собой один протон и нейтрон. Их масса вдвое тяжелее, чем водород;
Тритий состоит из одного протона и двух нейтронов. Они тяжелее водорода в три раза.

Испытания термоядерной бомбы

, окончания Второй Мировой Войны, началась гонка между Америкой и СССР и мировое сообщество поняло, что мощнее ядерная или водородная бомба. Разрушительная сила атомного оружия начала привлекать каждую из сторон. США первыми сделали и испытали ядерную бомбу. Но вскоре стало понятно, что она не может иметь больших размеров. Поэтому было решено попробовать сделать термоядерную боеголовку. Тут снова же преуспела Америка. Советы решили не проигрывать в гонке и испытали компактную, но мощную ракету, которую можно перевозить даже на обычном самолете Ту-16. Тогда все поняли, чем отличается ядерная бомба от водородной.

Для примера, первая американская термоядерная боеголовка была такой высокой, как трехэтажный дом. Ее нельзя было доставить небольшим транспортом. Но потом по разработкам СССР размеры были уменьшены. Если проанализировать , можно сделать вывод, что эти ужасные разрушения были не такими уж и большими. В тротиловом эквиваленте сила удара была всего несколько десятком килотонн. Поэтому здания были уничтожены только в двух городах, а в остальной части страны услышали звук ядерной бомбы. Если это была бы водородная ракета, всю Японию бы разрушили полностью всего одной боеголовкой.

Ядерная бомба со слишком сильным зарядом может взорваться непроизвольно. Начнется цепная реакция и произойдет взрыв. Рассматривая, чем отличаются ядерная атомная и водородная бомбы, стоит отметить данный пункт. Ведь термоядерную боеголовку можно сделать какой угодно мощности, не боясь самопроизвольного подрыва.

Это заинтересовало Хрущева, который приказал сделать самую мощную водородную боеголовку в мире и таким образом приблизиться к выигрышу гонки. Ему показалось оптимальным 100 мегатонн. Советские ученые поднатужились и у них получилось вложиться в 50 мегатонн. Испытания начались на острове Новая Земля, где был военный полигон. До сих пор Царь-бомбу называют крупнейшим зарядом, взорванным на планете.

Взрыв произошел в 1961 году. В радиусе нескольких сотен километров от полигона произошла спешная эвакуация людей, так как ученые рассчитали, что разрушены, будут все без исключения дома. Но такого эффекта никто не ожидал. Взрывная волна обошла планету трижды. Полигон остался «чистым листом», на нем исчезли все возвышенности. Здания в секунду превращались в песок. В радиусе 800 километров был слышен ужасный взрыв. Огненный шар от применения такой боеголовки, как универсальный уничтожитель руническая ядерная бомба в Японии, был виден только в городах. А вот от водородной ракеты он поднялся на 5 километров в диаметре. Гриб из пыли, радиации и сажи вырос на 67 километров. По подсчетам ученых, его шапка в диаметре составляла сотню километров. Только представьте себе, что бы было, если бы взрыв произошел в городской черте.

Современные опасности использования водородной бомбы

Отличие атомной бомбы от термоядерной мы уже рассмотрели. А теперь представьте, какими бы были последствия взрыва, если бы ядерная бомба, сброшенная на Хиросиму и Нагасаки, была водородной с тематическим эквивалентом. От Японии не осталось бы и следа.

По заключениям испытаний, ученые сделали вывод о последствиях термоядерной бомбы. Некоторые думают, что водородная боеголовка является более чистой, то есть фактически не радиоактивной. Это связано с тем, что люди слышат название «водо» и недооценивают ее плачевное влияние на окружающую среду.

Как мы уже разобрались, водородная боеголовка основана на огромном количестве радиоактивных веществ. Ракету без уранового заряда сделать можно, но пока на практике этого не применялось. Сам процесс будет очень сложным и затратным. Поэтому реакция синтеза разбавляется ураном и получается огромная мощность взрыва. Радиоактивные осадки, которые неумолимо выпадут на цель сброса, увеличиваются на 1000%. Они нанесут вред здоровью даже тем, кто находится в десятках тысяч километров от эпицентра. При подрыве создается огромный огненный шар. Все, что попадает в радиус его действия, уничтожается. Выжженная земля может быть необитаемой десятилетиями. На обширной территории совершенно точно ничего не вырастет. И зная силу заряда, по определенной формуле можно рассчитать теоретически зараженную площадь.

Также стоит упомянуть о таком эффекте, как ядерная зима. Это понятие даже страшнее разрушенных городов и сотен тысяч человеческих жизней. Будет уничтожено не только место сброса, но и фактически весь мир. Сначала статус обитаемой потеряет только одна территория. Но в атмосферу произойдет выброс радиоактивного вещества, которое снизит яркость солнца. Это все смешается с пылью, дымом, сажей и создаст пелену. Она разнесется по всей планете. Урожаи на полях будут уничтожены на несколько десятилетий вперед. Такой эффект спровоцирует голод на Земле. Население сразу сократится в несколько раз. И выглядит ядерная зима более чем реально. Ведь в истории человечества, а конкретнее, в 1816 году, был известен подобный случай после мощнейшего извержения вулкана. На планете тогда был год без лета.

Скептики, которые не верят в подобное стечение обстоятельств, могут переубедить себя расчетами ученых:

Когда на Земле произойдет похолодание на градус, этого не заметит никто. А вот на количестве осадков это отразится.
Осенью произойдет похолодание на 4 градуса. Ввиду отсутствия дождей, возможны неурожаи. Ураганы будут начинаться даже там, где их никогда не было.
Когда температура упадет еще на несколько градусов, на планете будет первый год без лета.
Далее последует малый ледниковый период. Температура падает на 40 градусов. Даже за незначительное время это станет разрушительным для планеты. На Земле будут наблюдаться неурожаи и вымирание людей, проживающих в северных зонах.
После наступит ледниковый период. Отражение солнечных лучей произойдет, не достигая поверхности земли. За счет этого, температура воздуха достигнет критической отметки. На планете перестанут расти культуры, деревья, замерзнет вода. Это приведет к вымиранию большей части населения.
Те, кто выживут, не переживут последнего периода - необратимого похолодания. Этот вариант совсем печальный. Он станет настоящим концом человечества. Земля превратится в новую планету, непригодную для обитания человеческого существа.

Теперь о еще одной опасности. Стоило России и США выйти из стадии холодной войны, как появилась новая угроза. Если вы слышали о том, кто такой Ким Чен Ир, значит понимаете, что на достигнутом он не остановится. Этот любитель ракет, тиран и правитель Северной Кореи в одном флаконе, может с легкостью спровоцировать ядерный конфликт. О водородной бомбе он говорит постоянно и отмечает, что в его части страны уже есть боеголовки. К счастью, в живую их пока никто не видел. Россия, Америка, а также ближайшие соседи - Южная Корея и Япония, очень обеспокоены даже такими гипотетическими заявлениями. Поэтому надеемся, что наработки и технологии у Северной Кореи еще долго будут на недостаточном уровне, чтобы разрушить весь мир.

Для справки. На дне мирового океана лежат десятки бомб, которые были утеряны при транспортировке. А в Чернобыле, который не так далеко от нас, до сих пор хранятся огромные запасы урана.

Стоит задуматься, можно ли допустить подобные последствия ради испытаний водородной бомбы. И, если между странами, обладающими этим оружием, произойдет глобальный конфликт, на планете не останется ни самих государств, ни людей, ни вообще ничего, Земля превратится в чистый лист. И если рассматривать, чем отличается ядерная бомба от термоядерной, главным пунктом можно назвать количество разрушений, а также последующий эффект.

Теперь небольшой вывод. Мы разобрались, что ядерная и атомная бомба - это одно и тоже. А еще, она является основой для термоядерной боеголовки. Но использовать ни то, ни другое не рекомендуется даже для испытаний. Звук от взрыва и то, как выглядят последствия, не является самым страшным. Это грозит ядерной зимой, смертью сотен тысяч жителей в один момент и многочисленными последствиями для человечества. Хотя между такими зарядами, как атомная и ядерная бомба различия есть, действие обеих разрушительно для всего живого.

Для точного ответа на вопрос придётся серьёзно углубиться в такую отрасль человеческого знания, как ядерная физика — и разобраться с ядерно-/термоядерными реакциями.

Изотопы

Из курса общей химии мы помним, что материя вокруг состоит из атомов разных «сортов», причём их «сортность» определяет, как именно они будут вести себя в химреакциях. Физика добавляет, что происходит это по причине тонкого строения атомного ядра: внутри ядра находятся протоны и нейтроны, его формирующие — а вокруг по «орбитам» безостановочно «носятся» электроны. Протоны обеспечивают положительный заряд ядра, а электроны — отрицательный, его компенсирующий, из-за чего атом обычно электронейтрален.

С химической точки зрения «функция» нейтронов сводится к тому, чтобы «разбавить» единообразие ядер одного «сорта» ядрами с несколько различающейся массой, поскольку на химические свойства повлияет лишь заряд ядра (через число электронов, за счёт которых атом может образовывать химсвязи с другими атомами). С точки же зрения физики нейтроны (как и протоны) участвуют в сохранении атомных ядер за счёт специальных и очень мощных ядерных сил — в противном бы случае ядро атома мгновенно разлетелось бы из-за кулоновского отталкивания одноимённо заряженных протонов. Именно нейтроны позволяют существовать изотопам: ядрам с одинаковыми зарядами (то есть идентичными химсвойствами), но при этом отличным по массе.

Важно, что создавать ядра из протонов/нейтронов произвольным образом нельзя: есть их «магические» комбинации (на самом деле магии тут нет никакой, просто физики условились так называть особенно энергетически выгодные ансамбли из нейтронов/протонов), которые невероятно стабильны — но «отходя» от них всё дальше можно получить радиоактивные ядра, которые «разваливаются» сами собой (чем дальше они отстоят от «магических» комбинаций — тем их распад вероятнее со временем).

Нуклеосинтез

Чуть выше выяснилось, что согласно определённым правилам можно «конструировать» атомные ядра, создавая из протонов/нейтронов всё более тяжёлые. Тонкость же в том, что процесс этот энергетически выгоден (то есть протекает с выделением энергии) лишь до определённого предела, после чего на создание всё более тяжёлых ядер требуется потратить больше энергии чем выделяется при их синтезе, а сами они становится весьма неустойчивыми. В природе этот процесс (нуклеосинтез) идёт в звёздах, где чудовищные давления и температуры «утрамбовывают» ядра так плотно, что некоторая их часть сливается, образуя более тяжёлые и выделяя энергию, за счёт которой звезда светит.

Условная «граница эффективности» проходит по синтезу ядер железа: синтез более тяжёлых ядер энергозатратен и железо в итоге «убивает» звезду, а более тяжёлые ядра образуется либо в следовых количествах из-за захвата протонов/нейтронов, либо массово в момент гибели звезды в виде катастрофической вспышки сверхновой, когда потоки излучений достигают поистине чудовищных величин (одной световой энергии в момент вспышки типичная сверхновая выделяет столько, сколько наше Солнце за примерно миллиард лет своего существования!)

Ядерные/термоядерные реакции

Итак, теперь уже можно дать необходимые определения:

Термоядерная реакция (она же реакция синтеза или по-английски nuclear fusion ) — такой вид ядерной реакции, где более лёгкие ядра атомов за счёт энергии их кинетического движения (тепла) сливаются в более тяжёлые.

Ядерная реакция деления (она же реакция распада или по-английски nuclear fission ) — такой вид ядерной реакции, где ядра атомов спонтанно либо под действием частицы «снаружи» распадаются на осколки (обычно две-три более лёгкие частицы либо ядра).

В принципе, в обеих типах реакций высвобождается энергия: в первом случае из-за прямой энергетической выгодности процесса, а во втором — высвобождается та энергия, которая во время «смерти» звезды потратилась на возникновение атомов тяжелее железа.

Сущностное отличие ядерной и термоядерной бомб

Ядерной (атомной) бомбой принято называть такое устройство взрывного типа, где основная доля высвобождаемой энергии при взрыве выделяется за счёт ядерной реакции деления, а водородной (термоядерной) — такое, где основная доля энергии произведена посредством реакции термоядерного синтеза. Бомба атомная — синоним бомбы ядерной, бомба водородная — термоядерной.