Deficyt masy: skąd bierze się energia wiązania?
Związane jądro ma mniejszą masę niż jego swobodne składniki. Aby je całkowicie rozdzielić, trzeba dostarczyć energię. Ta różnica nie oznacza, że w jądrze zaginęły protony — zmieniła się energia całego układu.
W tym materiale
Związane jądro ma mniejszą masę niż jego swobodne składniki. Aby je całkowicie rozdzielić, trzeba dostarczyć energię. Ta różnica nie oznacza, że w jądrze zaginęły protony — zmieniła się energia całego układu.
Potrzebne wiadomości: Energia spoczynkowa, masa atomu i jądra, przeliczanie jednostek.
Związana całość ma inną energię niż rozdzielone składniki
Energia wiązania to energia potrzebna do rozdzielenia jądra na swobodne protony i neutrony, przy odpowiednio zdefiniowanych stanach początkowym i końcowym. Stabilnie związany układ ma mniejszą energię spoczynkową niż suma swobodnych składników. Różnicę opisujemy jako deficyt masy, nie jako zniknięcie części protonów.
Dla masy samego jądra mⱼ zapis ma postać:
\Delta m=Zm_p+(A-Z)m_n-m_j,\qquad E_w=\Delta mc^2.
Spójne masy są ważniejsze niż liczba cyfr
Tablice często podają masy neutralnych atomów, a nie gołych jąder. Jeśli od sumy mas protonów i neutronów odejmiemy masę atomu z elektronami, nie porównamy tego samego zestawu składników. Możemy przejść do masy jądra albo korzystać ze spójnego rachunku atomowego, zastępując proton masą neutralnego wodoru. Przy wysokiej precyzji uwzględniamy także energie wiązania elektronów.
Energia całego jądra i energia na nukleon
W szkolnych obliczeniach 1 u·c² ≈ 931,5 MeV. Modelowe jądro A = 10 z deficytem 0,080 u ma energię wiązania 74,52 MeV, czyli 7,452 MeV na nukleon. Inne, A = 20, z deficytem 0,140 u ma 130,41 MeV całkowicie, ale 6,5205 MeV na nukleon. Drugie wymaga większej całkowitej energii rozdzielenia, pierwsze jest silniej związane w przeliczeniu na jeden nukleon. To różne porównania.
Bilans reakcji
Dla spójnie określonych stanów przed i po reakcji:
Q=\left(\sum m_{\mathrm{przed}}-\sum m_{\mathrm{po}}\right)c^2.
Jeśli masa produktów jest mniejsza o 0,002 u, Q = 1,863 MeV. Ta energia może znaleźć się w ruchu produktów i promieniowaniu. Jeśli masa produktów jest większa o 0,002 u, Q = −1,863 MeV: reakcja wymaga dopływu energii. W zderzeniu z nieruchomą tarczą potrzebna energia kinetyczna może przekraczać |Q|, ponieważ trzeba zachować również pęd, a nie tylko energię.
Co mówi krzywa energii wiązania?
Większa energia wiązania na nukleon produktów może wyjaśniać dodatni bilans niektórych syntez lekkich jąder i rozszczepień ciężkich. Nie wynika z tego, że każda dowolnie zapisana synteza lub każde rozszczepienie uwolnią energię. Dodatnie Q nie ustala szybkości reakcji: znaczenie mają bariery, możliwe przejścia i prawdopodobieństwa.
Jądro, które już jest związane, nie oddaje ponownie całej swojej energii wiązania tylko dlatego, że stoi na półce. Energia może zostać uwolniona przy przejściu do odpowiedniego innego stanu. Bilans obejmuje energię spoczynkową, kinetyczną i promieniowanie; samo sprawdzenie A i Z nie wyznaczy Q.
Zadania do tego tematu
- Energia z umownego deficytu masy 0,020 jednostki u
- Dodatnia energia reakcji i przeliczenie na dżule
- Masa atomu wstawiona do wzoru na masę jądra
Komentarze (0)
Nie ma jeszcze opublikowanych komentarzy. Rozpocznij rozmowę o tym materiale.
RSS komentarzy · Powiadomienia e-mail
Dodaj komentarz
Możesz komentować jako gość lub zalogować się, aby użyć danych konta. Utwórz konto