Πώς υπολογίζετε την ενέργεια δέσμευσης του ουρανίου;

Ακολουθεί μια κατανομή του τρόπου υπολογισμού της ενέργειας δέσμευσης του ουρανίου, μαζί με τις έννοιες και τις εξισώσεις που εμπλέκονται:

Κατανόηση της ενέργειας δέσμευσης

* Πυρηνική σταθερότητα: Οι ατομικοί πυρήνες συγκρατούνται από την ισχυρή πυρηνική δύναμη, ξεπερνώντας την ηλεκτροστατική απόρριψη μεταξύ των πρωτονίων.

* Ενέργεια δέσμευσης: Αυτή η δύναμη είναι υπεύθυνη για την ενέργεια δέσμευσης, η οποία είναι η ενέργεια που απαιτείται για να διαχωριστεί πλήρως τα νουκλεόνια (πρωτόνια και νετρόνια) σε έναν πυρήνα. Μια υψηλότερη ενέργεια δέσμευσης ανά νουκλεόνιο υποδεικνύει έναν πιο σταθερό πυρήνα.

Υπολογισμός ενέργειας δέσμευσης

1. μάζα: Το κλειδί για τον υπολογισμό της ενέργειας δέσμευσης έγκειται στην έννοια του μαζικού ελάττωμα.

* Η μάζα ενός πυρήνα είναι * ελαφρώς λιγότερο * από το άθροισμα των μαζών των μεμονωμένων πρωτονίων και νετρονίων. Αυτή η διαφορά στη μάζα ονομάζεται μάζα ελάττωμα .

* Η διάσημη εξίσωση του Einstein (e =mc²) μας λέει ότι η μάζα και η ενέργεια είναι ισοδύναμα. Το μαζικό ελάττωμα μετατρέπεται σε ενέργεια όταν σχηματίζεται ο πυρήνας.

2. Εξίσωση:

`` `

Η ενέργεια δέσμευσης (BE) =(ΔM) * C²

`` `

* ΔΜ είναι το μαζικό ελάττωμα (σε μονάδες ατομικής μάζας, AMU).

* C είναι η ταχύτητα του φωτός (299.792.458 m/s).

* Be συνήθως εκφράζεται σε MEV (Megaelectron volts) για πυρηνικούς υπολογισμούς.

Βήματα για ουράνιο (Παράδειγμα:ουράνιο-238)

1. Προσδιορίστε τον πυρήνα: Θα χρησιμοποιήσουμε ως παράδειγμα το ουράνιο-238 (²³⁸u).

2. Προσδιορίστε τον αριθμό των πρωτονίων και των νετρονίων:

* Το ουράνιο έχει έναν ατομικό αριθμό (z) 92 (πρωτόνια).

* Ο αριθμός μάζας (α) είναι 238, έτσι υπάρχουν 238 - 92 =146 νετρόνια.

3. Υπολογίστε τη συνολική μάζα των πυρήνων:

* Μάζα 92 πρωτόνια:92 * 1.00728 AMU =92.67296 AMU

* Μάζα 146 νετρονίων:146 * 1.00867 AMU =147.12722 AMU

* Συνολική μάζα πρωτονίων και νετρονίων:92.67296 AMU + 147.12722 AMU =239.80018 AMU

4. Προσδιορίστε το ελάττωμα μάζας (ΔΜ):

* Ατομική μάζα ουρανίου-238:238.05078 AMU

* Μαζικό ελάττωμα:239.80018 AMU - 238.05078 AMU =1.7494 AMU

5. μετατρέψτε το ελάττωμα μάζας σε ενέργεια (BE):

* 1 AMU =931,5 MeV/c²

* BE =1,7494 AMU * 931,5 MeV/c² =1632,8 MeV

Σημαντικές σημειώσεις:

* Ενέργεια δέσμευσης ανά πυρήνα: Αυτό είναι ένα πιο χρήσιμο μέτρο για τη σύγκριση της σταθερότητας των διαφορετικών πυρήνων. Διαχωρίστε τη συνολική ενέργεια δέσμευσης με τον αριθμό των νουκλεονίων.

* ισότοπα: Το ουράνιο έχει διάφορα ισότοπα (διαφορετικούς αριθμούς νετρονίων), το καθένα με ελαφρώς διαφορετική ενέργεια δέσμευσης.

Επιτρέψτε μου να ξέρω αν θέλετε να υπολογίσετε την ενέργεια δέσμευσης για ένα διαφορετικό ισότοπο ουρανίου ή άλλο στοιχείο!