Masa și energia a nucleelor - studopediya
Nucleonii în nucleele sunt în statele sunt semnificativ diferite de statele lor libere. Între ele există o nucleară specială (sau puternic) interacțiune - atracție. Această interacțiune determină stabilitatea nucleelor, în ciuda respingerii electrostatice a protonilor.
masa a nucleului este întotdeauna mai mică decât suma maselor nucleonilor sale constitutive. Motivul pentru aceasta este faptul că prin combinarea nucleonii in nucleul este eliberat energia de legare a nucleoni unul cu celălalt.
Energia de legare este egală cu lucrarea pe care trebuie să fie efectuate în scopul de a împărți nucleul în nucleoni sale constitutive, fără a le da o energie cinetică.
Energia de legare este dată de:
În această expresie valoarea este numită defectul de masă, este egală cu diferența dintre masa totală și masa nucleonilor miezului:
În calculele practice masele în schimb nucleare sunt mase de atomi, iar energia de legare este calculat prin formula:
Pentru a calcula energia de legare procedează după cum urmează:
§ Referința Valorile sunt exprimate în greutate în atomnyhedinitsah masa (uam)
§ Găsiți un defect de masă cu formula.
§ Găsiți megaelectronvolts energie (MeV) cu formula de legare :. (7)
energia de legare pe nucleon se numește energia de legare specifică:
Dependența energiei de legare specifică a numărului de masă are o curbă cu un maxim, este prezentat în Figura 2. Din această relație că specificul maxim de conturi energetice obligatorii pentru 50 de numere de masă¸60 (adică, elemente din Cr la Zn). Se ajunge la 8,7 MeV / nucleon. Odată cu creșterea și descreșterea masei specifice scade energia de legare. O astfel de dependență face posibilă fluxul de energie al celor două tipuri de procese.
1. Sectorul de nuclee grele în brichetă.
Calculul arată că diviziunea nucleului cu numărul de masă A = 240 (Eb. Ud = 7.5 MeV) în două nuclee cu numere de masa 120 A = (Eb. Ud = 8.5 MeV) va duce la eliberarea de energie, egal cu
DE = (2 x 8,5 x 120 - 240 x 7,5) = 240 MeV
2. nuclei Îmbinare (sinteza) ușoare într-un singur nucleu mai greu.
De exemplu, fuziunea a două nuclee de hidrogen grele în nucleu de heliu ar avea ca rezultat eliberarea de energie 24 MeV.
Pentru comparație, reacția C + O2 ® CO2 (arderea cărbunelui) eliberează energie „5 eV.
Astfel, cu valorile kernel A = 50 ÷ 60 sunt cele mai stabile.
De ce este celălalt miez ca stabil? Motivul este după cum urmează. Pentru fisiune de nuclee grele în mai ușoare, el trebuie să treacă prin mai multe stări intermediare. Energia lor decât energia de stat la sol a nucleului. Prin urmare, pentru procesul de fisiune necesită energie suplimentară (energie de activare). această energie nu se obține în condițiile de bază convenționale - are loc fisiune spontană. Energia de activare poate fi comunicată unui nucleu greu de neutroni le captura. Procesul de fisiune nucleară de uraniu sau de plutoniu de neutroni stă la baza funcționării unui reactor nuclear și o bombă nucleară.
Pentru fuziunea nucleelor ușoare într-un singur nucleu, au ajuns mai aproape unul de altul la o distanță de ≈10 -15 m. O astfel de apropiere a preveni forțele de repulsie Coulomb. Pentru a depăși această repulsie, nucleele trebuie să se deplaseze cu viteză mare, temperatura respectivă T≈10 9 K.
Procesul de fuziune a nucleelor ușoare numite reacție termonucleară. Această reacție are loc în adâncul stelelor și soarelui, precum și explozii de bombe cu hidrogen.