Πώς να υπολογίσετε την ενέργεια πυρηνικής δέσμευσης;

Υπολογισμός ενέργειας πυρηνικής δέσμευσης

Η ενέργεια πυρηνικής δέσμευσης (ΒΕ) είναι η ενέργεια που απαιτείται για τον διαχωρισμό όλων των νουκλεονίων (πρωτονίων και νετρονίων) σε έναν πυρήνα του ατόμου. Δείτε πώς να το υπολογίσετε:

1. Προσδιορίστε το μαζικό ελάττωμα:

* μάζα ελάττωμα (ΔM): Αυτή είναι η διαφορά μεταξύ της μάζας του πυρήνα και του αθροίσματος των μαζών των μεμονωμένων πρωτονίων και νετρονίων.

* Φόρμουλα: ΔΜ =(zm p + Nm n ) - M <υπο -> πυρήνας

* Z =Ατομικός αριθμός (αριθμός πρωτονίων)

* N =αριθμός νετρονίων (αριθμός νετρονίων)

* m p =Μάζα ενός πρωτονίου (1.00727647 AMU)

* m n =Μάζα νετρονίων (1.00866492 AMU)

* m <υπο -> πυρήνας =Μάζα του πυρήνα (μετρούμενη πειραματικά)

2. Μετατρέψτε το ελάττωμα μάζας στην ενέργεια:

* Η διάσημη εξίσωση του Αϊνστάιν: E =ΔMC 2

* E =ενέργεια δέσμευσης

* ΔM =ελάττωμα μάζας (σε μονάδες ατομικής μάζας - AMU)

* C =ταχύτητα φωτός (2.99792458 x 10 8 m/s)

3. Εκφράστε την ενέργεια στην επιθυμητή μονάδα:

* Κοινές μονάδες:

* mev (megaelectron volts): 1 amu =931.494 mev

* joules: 1 AMU =1.49242 x 10 -10 J

Παράδειγμα:

Ας υπολογίσουμε την ενέργεια δέσμευσης του ηλίου-4 ( 4 Αυτός):

1. μάζα:

* Z =2 (αριθμός πρωτονίων)

* N =2 (αριθμός νετρονίων)

* m p =1.00727647 AMU

* m n =1.00866492 AMU

* m <υπο -> πυρήνας =4.00260325 AMU (πειραματική αξία)

* ΔΜ =(2 * 1.00727647 + 2 * 1.00866492) - 4.00260325 =0.030378 AMU

2. Μετατροπή ενέργειας:

* E =0.030378 AMU * 931.494 Mev/AMU =28.295 MeV

Επομένως, η ενέργεια δέσμευσης του ηλίου-4 είναι 28.295 MeV.

Σημείωση:

* Η ενέργεια δέσμευσης είναι μια θετική τιμή, που αντιπροσωπεύει την ενέργεια που απελευθερώνεται όταν τα νουκλεόνια συνδέονται μαζί στον πυρήνα.

* Όσο υψηλότερη είναι η ενέργεια δέσμευσης ανά πυρήνα, τόσο πιο σταθερό είναι ο πυρήνας.

* Αυτός ο υπολογισμός δίνει τη συνολική ενέργεια δέσμευσης. Μπορείτε επίσης να υπολογίσετε την ενέργεια δέσμευσης ανά πυρήνα διαιρώντας τη συνολική ενέργεια δέσμευσης με τον αριθμό των νουκλεονίων.

Αυτή η μέθοδος δίνει μια καλή προσέγγιση της ενέργειας δέσμευσης, αλλά είναι σημαντικό να θυμόμαστε ότι οι πειραματικές τιμές μπορεί να διαφέρουν ελαφρώς.