Свързващата енергия на ядрата е физика

За да бъдат стабилни атомни ядра, трябва да се проведат протоните и неутроните вътре в ядрото огромни сили многократно превъзхождаща сила на Кулон отблъскване на протоните. Сили, които притежават нуклоните в ядрото, наречен ядрен. Те са проява на най-интензивен от всички известни видове взаимодействия във физиката - т.нар силното взаимодействие. Ядрената енергия е около 100 пъти по-голяма от електростатичните сили на заповедите на десетки превъзхождаща сила на гравитационното взаимодействие между нуклоните. Важна особеност на ядрените сили е техният малък обхват, характер. Ядрената енергия забележимо проявява, както е показано от експериментите на Rutherford разсейване а-частици само на разстояние от порядъка на размера на ядрото (10 -12 10 -13 cm). На големи разстояния проявява ефект относително бавно намаляване на Кулон сили.

може да се заключи, въз основа на експериментални данни, че протоните и неутроните в ядрата във връзка със силното взаимодействие се държат по същия начин, т.е.. д. ядрените сили не зависят от наличието или липсата на частици електрически заряд.

Изключително важна роля в областта на ядрената физика е идеята за ядрена енергия.

ядрена енергия е минималната енергия, която трябва да бъде изразходвано за завършване разграждане на ядрото на отделните частици. От запазването на енергията, следва, че свързващата енергия е енергията, която се освобождава по време на образуването на сърцевината на отделните частици.

Свързващата енергия на всяко ядро ​​може да бъде определена чрез точно измерване на теглото му. Понастоящем физика научи за измерване на масата на частици - електрони, протони, неутрони ядра и други -. С много висока точност. Тези измервания показват, че масата на всяко количество, по-малко Myavsegda основни маси на съставните протони и неутрони:

Чрез използване маса дефект Einstein формула Е = MC 2 може да се определи енергията, освободена по време на образуването на ядрото, т.е. ядрена енергия Eb ..:

Тази енергия се освобождава по време на формирането на ядрото под формата на радиация на гама-лъчи.

Като пример се изчисли ядрена енергия на хелий например, енергията на йонизация е 13.6 ЕГ.

Маси, предприети за обозначаване на специфична свързваща енергия. т. е. на свързващата енергия на нуклон. За хелий ядро ​​специфичното свързване на енергия от около 7.1 MeV / ф. Фиг. 6.6.1 е диаграма на специфичния свързващ енергията на масово число А. Както се вижда от графиката, специфичната енергия на нуклоните в различни ядра варира. За леки ядра специфичен свързващ енергия първо се повишава рязко от 1.1 MeV / ф у деутерий до 7.1 MeV / ф хелий. След това, след като са преминали поредица от скокове, специфичните енергийни увеличава бавно до максимум 8,7 MeV / ф за елементите с масово число А = 50-60, а след това бавно намалява сравнително тежки елементи. Например, уран е 7,6 MeV / нуклон.

Специфичната енергия на ядрата

Намаляване на специфичното свързване енергията на прехода към по-тежките елементи се дължи на повишаване на енергийната на Кулон отблъскване на протоните. В тежки ядра отслабва връзката между нуклоните и ядра самите стават по-малко силен.

В случай на стабилни леки ядра, където ролята на взаимодействието на Кулон е малък, броят на протоните и неутроните Z и п са същите (,,). Под влияние на ядрени сили така да се образуват протонната неутронни двойки. Но тежки ядра, които съдържат голям брой протони, което се дължи на увеличението на отблъскване на енергийната устойчивост на Кулон, допълнителни неутрони. Фиг. 6.6.2 е графика, показваща броя на протоните и неутроните в стабилни ядра. В основата, след Бисмутът (Z> 83), поради големия брой протони пълна стабилност е невъзможно.

Броят на протоните и неутроните в ядрата на стабилен

Фиг. 6.6.1 може да се види, че най-стабилен от гледна точка на енергия са основните елементи на средната част на периодичната система. Това означава, че има два начина за получаване на положителен енергиен добив на ядрените превръщания:

1. делене на тежки ядра в запалката;

2. сливането на леки ядра в тежки такива.

огромно количество енергия се освобождава в тези два процеса. В момента два процеса, прилагани на практика: реакцията на разпад и реакцията синтез.

Извършване на някои оценки. Да предположим, например, ядрото на уран се разделя на две еднакви ядра с масово число 119. В тези ядра, както е показано на фиг. 6.6.1, специфична енергия от около 8.5 MeV / ф. Специфична енергия уран ядрената задължителен 7.6 MeV / ф. Следователно при делене на уран ядро ​​освобождава енергия, равна на 0.9 MeV / ф или повече 200MeV един уран атом.

Нека сега разгледаме друг процес. Да предположим, че при определени условия на двете ядра деутерий сливат в едно хелий ядро. Специфичната енергия на ядрата на деутерий е 1.1 MeV / ф и специфичната енергия на хелий ядра връзка е 7.1 MeV / ф. Следователно, синтезът на един ядро ​​на хелий от две ядра деутерий освобождава енергия е 6 MeV / ф или 24 MeV хелий атом.

Обръща се внимание на факта, че сливането на леки ядра в сравнение с делене е придружена от тежка около 6 пъти по-голямо освобождаване на енергия на нуклон.