Πώς υπολογίζετε το συγκεκριμένο φορτίο του πυρήνα;
Κατανόηση των εννοιών
* Ειδική χρέωση: Αυτή είναι η αναλογία του φορτίου ενός αντικειμένου στη μάζα του. Για έναν πυρήνα, είναι το φορτίο των πρωτονίων που διαιρούνται από τη μάζα του πυρήνα.
* Φόρτιση ενός πυρήνα: Το φορτίο ενός πυρήνα καθορίζεται από τον αριθμό των πρωτονίων που περιέχει, το οποίο είναι επίσης γνωστό ως ατομικός αριθμός (z). Κάθε πρωτόνιο έχει χρέωση +1.602 x 10⁻ ⁹ Coulombs.
* Μάζα πυρήνα: Η μάζα ενός πυρήνα καθορίζεται κυρίως από τον αριθμό των πρωτονίων και των νετρονίων (νουκλεόνια). Η μάζα ενός πρωτονίου και ενός νετρονίου είναι πολύ παρόμοια, περίπου 1,67 x 10⁻2 kg.
Υπολογισμός
1. Προσδιορίστε τον αριθμό των πρωτονίων (z) και των νετρονίων (n) στον πυρήνα: Θα πρέπει να γνωρίζετε το στοιχείο και το ισότοπό του. Για παράδειγμα, ο άνθρακας-12 έχει 6 πρωτόνια και 6 νετρόνια.
2. Υπολογίστε το συνολικό φορτίο του πυρήνα: Πολλαπλασιάστε τον αριθμό των πρωτονίων (z) με την επιβάρυνση ενός μόνο πρωτονίου:
* Φόρτιση του πυρήνα =z * (+1.602 x 10⁻⁻ ⁹ c)
3. Υπολογίστε τη μάζα του πυρήνα: Προσεγγίστε τη μάζα του πυρήνα πολλαπλασιάζοντας τον συνολικό αριθμό νουκλεονίων (z + n) με τη μάζα ενός πρωτονίου (ή νετρονίου):
* Μάζα πυρήνα ≈ (z + n) * (1,67 x 10⁻2 kg)
4. Υπολογίστε το συγκεκριμένο φορτίο: Διαχωρίστε το φορτίο του πυρήνα από τη μάζα του πυρήνα:
* Ειδικό φορτίο =(φορτίο πυρήνα) / (μάζα πυρήνα)
Παράδειγμα:
Ας υπολογίσουμε το συγκεκριμένο φορτίο ενός πυρήνα άνθρακα-12:
* Z =6 (αριθμός πρωτονίων)
* N =6 (αριθμός νετρονίων)
1. Φόρτιση του πυρήνα =6 * (+1.602 x 10⁻⁻ c) =9.612 x 10⁻⁻ ⁹ c
2. Μάζα πυρήνα ≈ (6 + 6) * (1,67 x 10⁻2⁷ kg) =2.004 x 10⁻²⁶ kg
3. Ειδική φόρτιση =(9.612 x 10⁻ ⁹ c) / (2.004 x 10⁻2⁶ kg) ≈ 4.8 x 10⁷ c / kg
Σημαντικές σημειώσεις:
* Αυτός ο υπολογισμός είναι μια προσέγγιση επειδή η πραγματική μάζα ενός πυρήνα είναι ελαφρώς μικρότερη από το άθροισμα των μαζών των μεμονωμένων πρωτονίων και νετρονίων λόγω της ενέργειας δέσμευσης.
* Το συγκεκριμένο φορτίο ενός πυρήνα είναι μια πολύ χρήσιμη ποσότητα στην πυρηνική φυσική, ιδιαίτερα στην ανάλυση της συμπεριφοράς των ιόντων και των ισότοπων.
