![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Дефект массы и энергии связи ядер
Энергия связи ядер – работа, которую нужно совершить, чтобы разделить образующие ядро нуклоны и удалить их друг от друга на расстояние, при котором они практически не взаимодействуют. Дефект массы - масса составного< составляющего числа Дефект масс:
ч-чётные протоны (нейтроны), н- нечётные протоны (нейтроны).
Энергия связи атомных ядер. Дефект массы 1°. Энергией связи нуклона в ядре называется физическая величина, равная той работе, которую нужно совершить для удаления данного нуклона из ядра без сообщения ему кинетической энергии. Энергия связи атомного ядра АЕСВ (отрицательная по знаку) по абсолютной величине равна работе, которую надО совершить для расщепления ядра на составляющие его нуклоны без сообщения им кинетической энергии. Энергия связи атомного ядра является разностью между энергией протонов и нейронов в ядре и их энергией в свободном состоянии. Из закона сохранения энергии следует, что при образовании ядра из составляющих его нуклонов должна выделяться энергия, равная АЕСВ — энергии связи в ядре. 2°. Удельной энергией связи ядра А е св называется величина АЕСЬ/А, равная средней энергии связи, приходящей- [1] О различии масс нейтрона и протона см. VI.4.1.3°. ся на один нуклон. На рис. VI.4.1 приведена кривая зависимости удельной энергии связи от массового числа А. Наибольшее значение имеет Лесв для ядер атомов, расположенных в средней части периодической системы Менделеева (VI.2.9.1°) от fJSi до JfBa, т. е. при 28< Л< 138. В этих ядрах Лесв составляет приблизительно 8, 7 МэВ/нуклон. С ростом массового числа энергия связи убывает. Для ядер, расположенных в конце периодической системы (например, для урана), Ае св составляет примерно 7, 6 МэВ/нуклон. В области небольших массовых чисел удельная энергия связи обнаруживает характерные максимумы и минимумы(рис. VI.4.1). Максимумы Аесв наблюдаются в этой области у ядер с четными числами протонов и нейтронов: |Не, " С, 1*0. Минимумы Аесв соответствуют ядрам с нечетными числами протонов и нейтронов: Щ, aLi, " В. Зависимость Аес„(Л) объясняет механизм выделения ядерной энергии (VI.4.11.20). 3°. Мерой энергии связи атомного ядра является дефект массы. Дефектом массы А т называется разность между суммарной массой всех нуклонов ядра в свободном состоянии и массой ядра Мя: Am = Zmp + (.4— Z) та — Мя. Здесь Z — число протонов в ядре, тр — масса протона, (А — Z) — число нейтронов в ядре, тп — масса нейтрона. Если АЕсв — энергия связи ядра, выделяющаяся при его образовании (п. Г), то соответствующая ей масса (V.4.11.10) Л F Am = характеризует уменьшение суммарной массы всех нуклонов при образовании ядра. Следовательно, А£ св = [Zmv + {A-Z)mn- М, ] с\ Энергия связи ядра, выраженная через массу атома Mat) АЕсв = [ZMH + (A-Z) тп — Mat] с2, где Л; н — масса атома водорода. 4°. Атомные ядра, как и атомы, имеют дискретные, квантованные значения энергии Е. Если ядро имеет наименьшую возможную энергию, равную энергии связи А£ св, то оно находится в основном энергетическом состоянии. Если ядро имеет энергию Е> ЕМИН=АЕСВ, то оно находится в возбужденном энергетическом состоянии. Случай ся на один нуклон. На рис. VI.4.1 приведена кривая за- эисимости удельной энергии связи от массового числа А. Наибольшее значение имеет Лесв для ядер атомов, расположенных в средней части периодической системы Менделеева (VI.2.9.1°) от fJSi до JfBa, т. е. при 28< Л< 138. В этих ядрах Лесв составляет приблизительно 8, 7 МэВ/нуклон. 3 ростом массового числа энергия связи убывает. Для ядер, расположенных в конце периодической системы (например, я, ля урана), А е св составляет примерно 7, 6 МэВ/нуклон. В области небольших массовых чисел удельная энергия связи обнаруживает характерные максимумы и минимумы(рис. VI.4.1). Максимумы Аесв наблюдаются в этой области у ядер с четными числами протонов и нейтронов: |Не, " С, 1*0. Минимумы Аесв соответствуют ядрам с нечетными числами протонов и нейтронов: Щ, aLi, " В. Зависимость Аес„(Л) объясняет механизм выделения ядерной энергии (VI.4.11.20). 3°. Мерой энергии связи атомного ядра является дефект массы. Дефектом массы А т называется разность между суммарной массой всех нуклонов ядра в свободном состоянии и массой ядра М„: Am = Zmp + (A — Z) та — Мя. Здесь Z — число протонов в ядре, тр — масса протона, (А — Z) — число нейтронов в ядре, тп — масса нейтрона. Если АЕСВ — энергия связи ядра, выделяющаяся при его образовании (п. Г), то соответствующая ей масса (V.4.11.10) Л F Ат = ^ с 2 характеризует уменьшение суммарной массы всех нуклонов при образовании ядра. Следовательно, Д£ св = [Zmv + {A-Z)mn- М, ] с\ Энергия связи ядра, выраженная через массу атома Mat) АЕСВ = [ZMH + (A-Z) mn-Ma[] с2, где Л; н — масса атома водорода. 4°. Атомные ядра, как и атомы, имеют дискретные, квантованные значения энергии Е. Если ядро имеет наименьшую возможную энергию, равную энергии связи АЕСВ, то оно находится в основном энергетическом состоянии. Если ядро имеет энергию Е> ЕМИН=АЕСВ, то оно находится в возбужденном энергетическом состоянии. Случай Е—\ 0 соответствует расщеплению ядра на составляющие его нуклоны. В отличие от энергетических уровней атома, раздвинутых на единицы электронвольт (см. рис. VI.2.3, левая шкала), энергетические уровни ядра отстоят друг от друга на мегаэлектронвольты (МэВ). Этим объясняется происхождение и свойства у-нзлучения (VI.4.7.8е). Задача. Вычислить дефект массы и энергию связи ядра изотопа лития 'Li. Решение: Дефект массы Am — Zmv + Nma— Afs, где Z— порядковый номер элемента, равный числу протонов в ядре, N — число нейтронов в ядре, Мя — масса ядра. Так как Мя=Мах—Zme, где Мат — масса атома, те — масса электрона, то Am = ZMH + Nmjl — MaT, Д/и = (3. 1, 00783+4- 1, 00867—7, 01822) а. е. м.= = 0, 04186 а. е. м. (VII.7.1°) Энергия связи ядра АЕ = Am ■ с\ или АЕ = Am - 931, 5 = 0, 4186 ■ 931, 5 МэВ «39 МэВ, где 931, 5 — энергия, соответствующая одной атомной единице массы (VI 1.7.3°).
|