En atomkernes bindende energi: formel, betydning og definition

Hver af atomkernerne er absolutEt kemisk stof består af et specifikt sæt protoner og neutroner. De holdes sammen på grund af den kendsgerning, at atomkernens bindende energi er til stede inde i partiklen.

Et karakteristisk træk ved atomkraftværkerne af tiltrækning er deres meget store kraft på relativt små afstande (fra ca. 10^-13 cm). Efterhånden som afstanden mellem partiklerne stiger, svækker tiltrædelseskræfterne inden for atomet også.

Begrundelse for den bindende energi inde i kernen

Hvis vi forestiller os, at der er en måde at adskille afkøer fra atomets kerner, protoner og neutroner og lokaliser dem i en sådan afstand, at atomkernens bindende energi ophører med at fungere, så skal dette være et meget hårdt arbejde. For at ekstrahere dets bestanddele fra atomets kerner skal vi forsøge at overvinde de intraatomiske kræfter. Disse bestræbelser vil være at opdele atom i nukleoner indeholdt i det. Derfor kan det dømmes, at atomkernens energi er mindre end energien af ​​de partikler, som den består af.

Er massen af ​​interatomiske partikler lig med massen af ​​et atom?

Allerede i 1919 lærte forskere at målemasse af atomkernen. Ofte er det "vejet" ved hjælp af specielle tekniske enheder, der kaldes massespektrometre. Funktionsprincippet for sådanne indretninger er, at egenskaberne ved bevægelsen af ​​partikler med forskellige masser sammenlignes. På samme tid har sådanne partikler identiske elektriske ladninger. Beregninger viser, at de partikler, der har forskellige masseindikatorer, bevæger sig langs forskellige baner.

Moderne forskere har fundet med stor nøjagtighedmasserne af alle kerner, såvel som de protoner og neutroner, der udgør deres sammensætning. Hvis vi sammenligner massen af ​​en bestemt kerne med summen af ​​masserne af partikler indeholdt i den, viser det sig, at kernenes masse i hvert tilfælde vil være større end massen af ​​individuelle protoner og neutroner. Denne forskel er ca. 1% for ethvert kemikalie. Derfor kan vi konkludere, at atomkernens bindende energi er 1% af sin hvile energi.

Egenskaber for intranukleære kræfter

Neutroner, der er inde i kernen,afstøde hinanden af ​​Coulomb styrker. Men atomet bryder ikke op i stykker. Dette lettes af tilstedeværelsen af ​​en attraktiv kraft mellem partiklerne i atomet. Sådanne kræfter, som har en anden karakter end elektrisk, kaldes atomkræfter. Og interaktionen mellem neutroner og protoner kaldes en stærk interaktion.

Kort sagt reduceres atomkrafternes egenskaber til følgende:

• det er opladningsuafhængighed;
• handling kun på korte afstande
• såvel som mætning, som kun henviser til tilbageholdelse af hinanden kun et bestemt antal nukleoner.

Ved lov om bevarelse af energi, i det øjeblik, hvor nukleare partikler er forbundet, frigives energi i form af stråling.

Den bindende energi af atomkerner: formel

For de ovennævnte beregninger anvendes den konventionelle formel:

E_binding= (Z · m_p+ (A-Z) · m_n-M_jeg) · C²

Her under E_binding den nukleare bindingsenergi forstås; med - lysets hastighed Z - antal protoner (A-Z) er antallet af neutroner; m_p betegner protonens masse og m_n Er neutronmassen. M_jeg betegner kernens kernemasse.

Den indre energi af kernerne i forskellige stoffer

For at bestemme bindingsenergien af ​​kernen anvendes denden samme formel. Beregnet ved formlen er bindingsenergien som tidligere angivet ikke mere end 1% af atomens samlede energi eller restenergi. Men ved nærmere undersøgelse viser det sig, at dette tal svinger ret stærkt under overgangen fra stof til stof. Hvis vi forsøger at bestemme dens nøjagtige værdier, så vil de være særligt forskellige i de såkaldte lyskerner.

For eksempel er bindingsenergien inden for hydrogenatomet nul, fordi der kun er en proton i den. Den bindende energi af heliumkernen vil være 0,74%. Kernen i et stof kaldet tritium, vil dette tal være lig med 0,27%. I oxygen - 0,85%. I kernen, hvilket er omkring tres nukleoner af atomare bindingsenergi ville være omkring 0,92%. For kerner med større vægt, vil dette tal gradvist falde til 0,78%.

For at bestemme bindingsenergien af ​​heliumet, tritiumet, oxygenet eller et hvilket som helst andet stof anvendes den samme formel.

Typer af protoner og neutroner

Hovedårsagerne til sådanne forskelle kan væreforklaret. Forskere har fundet ud af, at alle nukleonerne indeholdt i kernen falder ind i to kategorier: overfladisk og intern. Interne nukleoner er dem, der er omgivet af andre protoner og neutroner fra alle retninger. Overfladen er omgivet af dem kun indefra.

En atomkernes bindende energi er en kraft, som er større i interne nukleoner. Noget som dette sker forresten med overfladespændingen af ​​forskellige væsker.

Hvor mange nukleoner er placeret i kernen

Det er fundet, at antallet af interne nukleonerisær små i de såkaldte lyskerner. Og for dem, der tilhører kategorien af ​​lungerne, betragtes næsten alle nukleoner som overfladiske. Det antages, at en atomkernes bindende energi er en mængde, der skal vokse med antallet af protoner og neutroner. Men selv sådan vækst kan ikke fortsætte på ubestemt tid. Med et vist antal nukleoner - og det er fra 50 til 60 - træder en anden kraft i kraft - deres elektriske afstødning. Det forekommer selv uanset tilstedeværelsen af ​​bindende energi inde i kernen.

En atomkernes bindingsenergi i forskellige stoffer anvendes af forskere for at frigive kernekraft.

Mange forskere har altid været interesseret i spørgsmålet: hvor kommer energi fra, når lysere kerne fusionerer til tungere? Faktisk er denne situation analog med atomfission. Under fusionsprocessen af ​​lette kerner, som det sker under splittelsen af ​​tunge kerner, dannes altid kerne af en mere holdbar type. For at "få" ud af lyskerner alle nukleonerne i dem, er det påkrævet at bruge mindre energi end det, der tildeles, når de kombineres. Den omvendte erklæring er også sand. Faktisk kan syntesens energi, som tegner sig for en bestemt enhed af masse, være større end den specifikke energi af fission.

Forskere, der studerede processerne for nuklear fission

Processen med nuklear fission blev opdaget af forskerne i Ghana ogStrassmann i 1938. Inden for Berlin Chemicals Universitets vægge opdagede forskerne, at der i færd med at bombardere uran med andre neutroner, bliver det til lettere elementer midt i Mendeleyevs bord.

Et væsentligt bidrag til udviklingen af ​​dette videnområdeog Lisa Meitner, som Gan engang foreslog at studere radioaktivitet sammen. Gan tillod Meitner kun at arbejde på betingelse af at hun ville gennemføre sine studier i kælderen og aldrig gå op på de øverste etager, hvilket var en diskrimination. Dette forhindrede imidlertid ikke hende i at opnå væsentlige succeser i atomkernens forskning.