A kötési energiája atommagok fizika
Annak érdekében, hogy stabil atommagok, protonok és neutronok belsejében a mag kell állapítani, hatalmas erők sokszor túlerő a Coulomb-taszítás protonok. Gazdaság erői nukleonok a sejtmagban, az úgynevezett nukleáris. Ők egy megnyilvánulása a legintenzívebb az összes ismert típusú kölcsönhatások fizika - az úgynevezett erős kölcsönhatás. A nukleáris energia körülbelül 100-szor nagyobb, mint az elektrosztatikus erők a megrendelések több tíz kiváló erők a gravitációs kölcsönhatás között nukleonokat. Fontos jellemzője a nukleáris erők rövid hatótávolságú karaktert. Atomenergia észrevehetően nyilvánul végzett kísérletből látható a Rutherford-szórás α-részecskék csak távolságig a nagysága, a mag (10 -12 10 -13 cm-es). Abban a nagy távolságok nyilvánul hatás viszonylag lassan csökken Coulomb erők.
arra lehet következtetni alapján kísérleti adatok, hogy a protonok és neutronok az atommagban kapcsolatban az erős kölcsönhatás viselkednek azonos, azaz a. e. a nukleáris erők nem függ a jelenléte vagy hiánya elektromos töltés részecskéket.
A kritikus szerepet magfizikai az elképzelés a nukleáris kötési energia.
nukleáris kötési energia az a minimális energia, amit meg kell fordított teljes emésztés a mag az egyes részecskékre. A energiatakarékosság, ebből következik, hogy a kötési energia az az energia, ami megjelent képződése során a mag az egyedi részecskék.
A kötési energiája az atommag lehet meghatározni pontosan mérő súlya. Jelenleg a fizika tanult mérésére tömegű részecskék - az elektronok, protonok, neutronok, magok és más -. Nagyon nagy pontossággal. Ezek a mérések azt mutatják, hogy a tömeg a bármely összeg kevesebb Myavsegda mag tömegeket alkotó protonok és a neutronok:
Segítségével tömegdefektus Einstein E = mc 2 meg tudja határozni a felszabaduló energia képződése során a mag, vagyis a nukleáris kötési energia Eb ..:
Ez az energia felszabadul képződése során a mag formájában sugárzás γ-sugarak.
Példaként számítsuk ki a nukleáris kötési energia a hélium például az ionizációs energia 13,6 eV.
Táblázatokban szereplő fogalma az adott kötési energia. t. e. a kötési energia per nukleonra. Hélium atommag specifikus kötési energiája körülbelül 7,1 MeV / u. Ábra. 6.6.1 egy olyan grafikon, amely a specifikus kötődés energiájának tömegszámú A. Amint az a grafikonon látható, a fajlagos energia az nukleonokat különböző magok változik. A könnyű atommagok specifikus kötési energia első meredeken emelkedik 1,1 MeV / u y deutérium 7,1 MeV / u hélium. Aztán, miután átesett egy sor ugrik, és a fajlagos energiafelhasználás növekedésével lassan, maximum 8,7 MeV / u az elemek tömeges száma A = 50-60, majd lassan csökken, viszonylag nehéz elemek. Például az urán ez 7,6 MeV / nukleon.
A fajlagos energia az atommagok
Csökkentése specifikus kötési energiája az átmenet a nehezebb elemek a megnövekedett energia a Coulomb-taszítás a protonok. A nehéz atommagok gyengíti a kapcsolatot a nukleonok és az atommagok magukat kevésbé erős.
Abban az esetben, stabil könnyű atommagok, ahol a szerepe a Coulomb kölcsönhatás kis száma, a protonok és a neutronok Z és n jelentése azonos (,,). Hatása alatt a nukleáris erők mintha alkotják a proton-neutron párok. De nehéz magok, amelyek nagyszámú protonok növekedése miatt a Coulomb-taszítás energiafenntarthatóság további neutronok. Ábra. 6.6.2 ábra egy diagram, amely bemutatja a protonok száma és a neutronok stabil magok. A mag, a következő a bizmut (Z> 83), mivel a nagy számú protonok teljes stabilitását lehetetlen.
A protonok száma, és neutronok az atommagok stabil
Ábra. 6.6.1 Látható, hogy a legstabilabb tekintetében az energia a központi eleme a középső része a periódusos rendszer. Ez azt jelenti, hogy két módon megszerzésének pozitív energiahozam nukleáris átalakulások:
1. hasadási nehéz atommagok a könnyebb;
2. A fúziós könnyű atommagok be nehezebb is.
hatalmas mennyiségű energia szabadul fel mindkét ezekben a folyamatokban. Abban a pillanatban két folyamat végrehajtása gyakorlatilag: a maghasadás és fúziós reakció.
Végezze Egyes becslések. Tegyük fel például, az urán mag van osztva két azonos magok tömegszámú 119. ezek a magok, ábrán látható. 6.6.1, a fajlagos energia mintegy 8,5 MeV / u. Fajlagos energia urán nukleáris kötési 7,6 MeV / u. Következésképpen, a hasadási urán atommag energia szabadul fel egyenlő 0,9 MeV / u vagy több 200MeV egy uránatom.
Nézzük egy másik folyamat. Tegyük fel, hogy bizonyos körülmények között a két deutérium atommag eggyé fúziónál hélium atommag. A fajlagos energia a deutérium atommagok 1,1 MeV / u, és a fajlagos energia a hélium atommag kötés 7.1 MeV / u. Következésképpen, a szintézis egyik mag a hélium két deutérium atommag leadott energia 6 MeV / u vagy 24 MeV héliumatom.
Felhívják a figyelmet arra a tényre, hogy a fúzió a könnyű atommagok képest hasadás kíséri súlyos mintegy 6-szor nagyobb energia felszabadulása nukleonpáronként.