Енергія зв’язку і дефект мас
Нуклони всередині ядра утримуються ядерними силами. Їх утримує певна енергія. Виміряти цю енергію безпосередньо досить складно, однак можна зробити це побічно. Логічно припустити, що енергія, яка потрібна для розриву зв’язку нуклонів в ядрі, буде дорівнює чи більше тієї енергії, яка утримує нуклони разом.
Енергія зв’язку та енергія ядра
Цю прикладену енергію вже легше виміряти. Зрозуміло, що ця величина буде дуже точно відображати величину енергії, що утримує нуклони всередині ядра. Тому мінімальна енергія, необхідна для розщеплення ядра на окремі нуклони, називається енергією зв’язку ядра.
Зв’язок маси і енергії
Ми знаємо, що будь-яка енергія пов’язана з масою тіла прямо пропорційно. Тому природно, що і енергія зв’язку ядра буде залежати від маси частинок, складових це ядро. Цю залежність встановив Альберт Ейнштейн у 1905 році. Вона носить назву закону про взаємозв’язок маси та енергії. Відповідно до цього закону внутрішня енергія системи частинок або енергія спокою пов’язана прямо пропорційно з масою частинок, що складають цю систему:
E = mc ^ 2,
Де E – енергія, m – маса,
c – швидкість світла у вакуумі.
Ефект дефекту мас
Тепер припустимо, що ми розбили ядро атома на складові його нуклони або ж забрали деяку кількість нуклонів з ядра. На подолання ядерних сил ми витратили деяку енергію, так як здійснювали роботу. У разі ж зворотного процесу – синтезу ядра, або ж додавання нуклонів до вже існуючого ядра, енергія, за законом збереження, навпаки, виділиться. При зміні енергії спокою системи частинок внаслідок яких процесів, відповідно, змінюється їх маса. Формули в даному випадку будуть наступними:
?m = (?E_0)/c ^ 2 або? E_0 = ?mc ^ 2,
Де? E_0 – зміна енергії спокою системи частинок,
?m – зміна маси частинок.
Наприклад, у разі злиття нуклонів і утворення ядра у нас відбувається виділення енергії і зменшення загальної маси нуклонів. Маса й енергія несуться виділяються фотонами. У цьому полягає ефект дефекту мас. Маса ядра завжди менша суми мас нуклонів, що складають це ядро. Чисельно дефект мас виражається наступним чином:
?m = (Zm_p + Nm_n) – M_я,
Де M_я – маса ядра,
Z – число протонів в ядрі,
N – число нейтронів в ядрі,
m_p – маса вільного протона,
m_n – маса вільного нейтрона.
Величина? m у двох наведених вище формулах – це величина, на яку змінюється сумарна маса частинок ядра при зміні його енергії внаслідок розриву або синтезу. У разі синтезу ця величина буде дефектом мас.
Існування дефекту мас підтверджено найрізноманітнішими і численними експериментами.
Related posts:
- Енергія зв’язку нуклонів у ядрі Енергією зв’язку називається енергія, яку необхідно затратити для того, щоб розщепити ядро. Її звичайно виражають у мегаелектронвольтах (Мев) (1 Мев= 1,6 – 10-13Дж). Стійкість атомного ядра характеризується енергією зв’язку (Езв). Під енергією зв’язку ядра розуміється енергія, необхідна для повного розщеплення ядра на окремі нуклони. Базуючись на законі збереження енергії можна сказати, що енергія зв’язку дорівнює […]...
- Ядерні сили, дефект маси Здавалося б, що відповідно до закону Кулона, позитивні протони повинні були б відштовхуватися. Проте, насправді ядра атомів досить міцні освіти. Вважають, що найбільш ймовірно ядерні сили виникають в процесі безперервного обміну між нуклонами за допомогою особливих частинок (квантів ядерного поля), які назвали пі-мезонами. Ядерні сили значні тільки на дуже малих відстанях, порівнянних з діаметром самих […]...
- Внутрішня енергія: доповідь Внутрішня енергія – найважливіша умова існування і характеристика всіх тіл живої та неживої природи. Для того щоб визначити її значення в організації життя на нашій планеті, згадаємо основні фізичні поняття термодинаміки. Макроскопічні тіла складаються з рухомих і взаємодіючих частинок: молекул, атомів, іонів. У свою чергу, атоми і ядра атомів теж складаються з рухомих і взаємодіючих […]...
- Енергія: потенційна і кінетична енергія Слово “енергія” в перекладі з грецької мови означає “дія”. Енергійною ми називаємо людину, яка активно рухається, роблячи при цьому безліч різноманітних дій. Енергія у фізиці І якщо в житті енергію людини ми можемо оцінювати в основному за наслідками її діяльності, то у фізиці енергію можна вимірювати і вивчати безліччю різних способів. Ваш бадьорий друг чи […]...
- Механічна енергія Енергія є мірою руху і взаємодії будь-яких об’єктів в природі. Є різні форми енергії: механічна, теплова, електромагнітна, ядерна… Досвід показує, що енергія не з’являється нізвідки і не зникає безслідно, вона лише переходить з однієї форми в іншу. Це сама загальне формулювання закону збереження енергії. Кожен вид енергії являє собою деяке математичне вираження. Закон збереження енергії […]...
- Коли механічна енергія зберігається? При падінні каменю його потенційна енергія зменшується. Але при цьому швидкість каменю збільшується, а значить, збільшується і кінетична енергія каменю. При русі ж каменя, кинутого вгору, його потенційна енергія збільшується, але зменшується кінетична енергія. Таким чином, кінетична енергія може перетворюватися в потенційну, і назад. Досліди і розрахунки показують, що якщо між тілами системи діють тільки […]...
- Темна енергія Темна енергія – цей термін вперше з’явився в космології, і означає гіпотетичну форму енергії, яка має негативний тиск і рівномірно заповнює простір всього Всесвіту. З загальної теорії відносності гравітація не тільки залежить маси, але також має залежність від тиску, прічм негативний тиск повинно викликати відштовхування або антигравітацію. Виходячи з останніх даних, які підтверджують прискорене розширення […]...
- Сильна і слабка взаємодія При знайомстві з будовою атомного ядра виникає природне запитання: за допомогою яких сил нуклони утримуються один біля одного? Ми знаємо, що протони й електрони, будучи протилежно зарядженими, взаємно притягуються, і саме це електричне поле визначає стійкість атома в цілому. Але оскільки всі протони заряджені однаково позитивно, вони повинні відштовхуватися один від одного і ядро має […]...
- Енергія палива Всім відомо, що в нашому житті величезну роль відіграє використання палива. Паливо застосовують практично в будь-якій галузі сучасної промисловості. Особливо часто застосовується паливо, отримане з нафти: бензин, гас, соляр та інші. Також застосовують горючі гази (метан та інші). Звідки береться енергія у палива Відомо, що молекули складаються з атомів. Для того, щоб розділити яку або […]...
- Внутрішня енергія При вивченні фізики розглядаються механічні, теплові, світлові, електричні та інші явища. З деякими механічними явищами ми вже познайомилися. Відомо також, що існує два види механічної енергії: кінетична і потенційна. Всяке рухоме тіло має кінетичної енергією. Так, наприклад, кінетичної енергією володіє летить птах, рухомі літак, м’яч, поточна вода і т. Д. Кінетична енергія тіла залежить від […]...
- Внутрішня енергія тіл Згідно MKT всі речовини складаються з частинок, які знаходяться в безперервному тепловому русі і взаємодіють один з одним. Тому, навіть якщо тіло нерухомо і має нульову потенційну енергію, воно має енергією (внутрішньою енергією), що представляє собою сумарну енергію руху і взаємодії мікрочастинок, що складають тіло. До складу внутрішньої енергії входять: Кінетична енергія поступального, обертального і […]...
- Будова атома. Ядро (протонів, нейтронів) Атом – це електронейтральна частка, що складається з позитивно зарядженого ядра і негативно заряджених електронів. Ядро атома складається з частинок двох видів – протонів і нейтронів. Протони – позитивно заряджені частинки з зарядом +1, а нейтрони не мають заряду. Весь позитивний заряд ядра створюється протонами, загальне число яких дорівнює заряду ядра. Маси протона і нейтрона […]...
- Енергія і робота в класичній механіці Слово енергія ми чуємо дуже часто. Життєва енергія, внутрішня енергія, електроенергія, атомна енергія.. Але спробуйте дати точну відповідь на питання, що таке енергія? Тут задумається практично кожен. Так само і з роботою. Всі ходять на роботу, у всіх повно роботи. Але що таке робота? А відповідь прямо тут, в нашій статті! Підемо за принципом “чим […]...
- Що таке енергія атома? Вчені століттями вважали атом неподільною часткою. Потім виявили, що його можна “розібрати” на складові частини, але це стосувалося тільки ядра і електронів, само атомне ядро все ще продовжували вважати неподільним. І тільки наприкінці XIX століття було встановлено, що ядра атомів теж можуть розпадатися на частини, випускаючи промені і тепло. Це явище було названо радіоактивністю. А […]...
- Внутрішня енергія тіла Молекули, з яких складається тіло, постійно здійснюють безладне тепловий рух. Вони рухаються відносно один одного, обертаються, здійснюють коливальні рухи (подібно пружинам). Існує кінетична енергія такого руху, а також потенційна енергія коливань молекул. Крім того, існує потенційна енергія взаємодії молекул між собою (за рахунок сил тяжіння і відштовхування). Сума всіх цих енергій і становить внутрішню енергію […]...
- Потенційна енергія Потенційна енергія системи залежить від взаємного розташування частин всередині неї. Для прикладу розглянемо потенційну енергію, яка є у всіх предметів, що знаходяться на Землі. Ми знаємо, що на всі предмети діє сила тяжіння Землі, звана силою тяжіння. Вона залежить від маси предмета, маси Землі і від відстані між ними, але оскільки останні дві величини практично […]...
- Енергія зарядженого конденсатора: формули Енергія зарядженого конденсатора, енергія електричного поля, об’ємна густина енергії електричного поля. Енергія зарядженого конденсатора виражається формулами: Які виводяться з урахуванням виразів для зв’язку роботи і напруги і для ємності плоского конденсатора . Енергія електричного поля Об’ємна густина енергії електричного поля (енергія поля в одиниці об’єму) напруженістю E виражається формулою: Де Ɛ – діелектрична проникність середовища; […]...
- Робота сили пружності і потенційна енергія Так як вже було сказано, що потенційна енергія визначає взаємне положення частин тіл в просторі, то можна зробити висновок: якщо під час розтягування пружини відбувається зміна взаємного положення її частин, то відбувається зміна потенційної енергії. Тому має місце говорити про потенційної енергії пружно деформованого тіла. Ця величина залежить від роду речовини, з якого виготовлена пружина, […]...
- Атомні ядра Матерія, побудована з атомів, має дивну стійкість. Маса атомів в основному зосереджена в найдрібніших ядрах, що займають мізерно малий обсяг. Ядра не монолітні, вони складаються з протонів і нейтронів. Їх можна розбити. Більшість же з відомих ядер розпадаються самі, тому вони, безумовно, не підходять для ролі фундаментальних “цегли світобудови”. Ядро – центральна масивна частина атома, […]...
- Ядерна енергія Ядерне поділ – це процес, в якому атомне ядро (наприклад, урану) розвалюється на менші частини (більш легкі ядра), причому часто з утворенням вільних нейтронів і виділенням великої кількості енергії. Коли вилітають нейтрони розбивають інші ядра урану, процес триває – виникає ланцюгова реакція. У ядерному реакторі для отримання енергії процесом поділу управляють, так що рівень виділення […]...
- Енергія: хімія Енергія речовини – це його здатність виконувати роботу. Існує багато видів енергії. Хімікам найбільш “цікава” кінетична і потенційна енергія. 1. Кінетична енергія Кінетична енергія – енергія руху. Будь-яке рухоме тіло має кінетичної енергією. Чим більше маса тіла і його швидкість – тим більшою кінетичної енергією воно має. При зіткненні з іншим тілом частина кінетичної енергії […]...
- Енергія зарядженого конденсатора – формула Конденсатор характеризується здатністю накопичувати певну кількість енергії, яку з часом може повторно використовувати. Для визначення енергії, яку може накопичувати конденсатор, слід скористатися формулою: Wp – енергія електричного поля зарядженого конденсатора q – модуль заряду будь-якого з провідників конденсатора U – різниця потенціалів між провідниками С – електроємність конденсатора Можна зробити висновок, що енергія безпосередньо залежить […]...
- Енергія Тепер, познайомившись з основними фізичними явищами і процесами, ми приступимо до вивчення самої основний і фундаментальної проблеми фізики, можна сказати, самої її суті. Цю суть називають енергією. Для того щоб у світі хоч що-небудь відбувалося, потрібно її “втручання”. Один з основних законів фізики – закон збереження енергії – стверджує, що існує певна величина, яка називається […]...
- Механічна енергія і сила тертя Тіло, отримавши поштовх, рухається вгору, проти сили тяжіння. При цьому його кінетична енергія зменшується. Досягнувши верхньої точки траєкторії, тіло на мить зупиняється і починає зворотний шлях вниз. Але ось інший приклад. Тіло лежить на горизонтальній негладкою поверхні. Отримавши поштовх, воно починає рухатися. Через дії сили тертя кінетична енергія тіла зменшується. Пройшовши деяку відстань, тіло зупиняється, […]...
- Склад атомного ядра: масове і зарядове число Як відомо, в даний час, загальноприйнятою є планетарна модель атома, за якою атом являє собою ядро, що володіє позитивним зарядом, навколо якого на досить великій порівняно з розмірами ядра відстані обертаються негативно заряджені електрони. Склад атомного ядра Дослідження показали, що ядро атома – це не єдине цілісне утворення, воно складається з більш дрібних частинок. Колись […]...
- Дейтрон і ядерні сили В атомній фізиці точне рішення квантових рівнянь може бути отримано тільки для одного найпростішого атома – водню. Він складається всього з двох частинок – ядра і одного електрона, причому в масштабах атома ядро можна вважати точковим. Взаємодія між ними описується добре вивченим електромагнітним потенціалом. У світі ядер таких простих систем немає. Навіть найпростіше ядро легкого […]...
- Енергія вакууму Поява останнім часом генераторів енергії, здатних добувати енергію нібито з “ефіру”, викликає масу питань. Наприклад, як це можливо і яка фізика цих процесів? Кажуть, що головну роль грає тут енергія вакууму. А, справді, чим заповнений простір в атомі між ядром і електронами? Нічим, порожнечею?! Мовою науки це “ніщо” називають фізичним вакуумом. При розпаді атома вивільняється […]...
- Потенціальна енергія – коротко Потенційна енергія (Еп) – можлива (від лат. Потенциа – можливість). Тобто вона закладена в тілі. Людина, яка лежить і нічого не робить, потенційно може встати і почати щось робити, тобто використовувати свою накопичену потенційну енергію. Розтягнута пружина стиснеться і виконає роботу (наприклад, закриє двері). Шарик, піднятий над Землею, може під силою тяжіння спрямуватися вниз і […]...
- Чи справді атом неподільний? На початку 20-го століття англійський вчений Ернест Резерфорд, “обстрілюючи” атоми пучками швидких частинок, виявив, що деякі з них після зіткнення з атомами відскакують назад! Це означало, що всередині атома існує крихітне атомне ядро, в якому зосереджена майже вся маса атома. Розрахунки, зроблені на підставі цього досвіду, показали, що розміри атомного ядра приблизно в сто тисяч […]...
- Енергія в електростатиці В рамках електростатики дати відповідь на питання, де саме зосереджена енергія будь-якого конденсатора, неможливо. Заряди і поля, що сформували їх, не можуть існувати відокремлено. Отже, їх розділити не реально. Однак змінні електростатичного поля способи існувати незалежно від збуджуючих їх позитивних зарядів, які в результаті і переносять енергію. Ці факти змушують вчених визнати, що носієм енергетичного […]...
- Альфа-розпад (тип радіоактивного розпаду) Відомо досить багато різних способів радіоактивних розпадів ядер. Іноді навіть однакові ядра можуть розпадатися по-різному. Але більшість ядер розпадається по одному з наступних каналів: α-розпад, β-розпад, γ-розпад і спонтанне ділення. Альфа-розпад протікає з випусканням α-частинок, так історично називають ядра 42He: AZX → A-4Z-2X ‘+ 42He. Відомо більше 300 α-радіоактивних ядер, в основному отриманих штучно. Всі […]...
- Розміри ядер З експериментальних даних випливає, що для ядер з A ≥ 20 середнє число нуклонів в одиниці об’єму приблизно однаково. Значить, обсяг ядра пропорційний A, а радіус ядра R ~ A1/3. В експериментах з розсіювання електронів високих енергій на ядрах вимірювали середній радіус розподілу протонів в ядрі Re (зарядовий радіус ядра), а в дослідах з розсіювання […]...
- Робота. Кінетична енергія Продовжимо нашу розмову про результат дії сили. По-перше, сила є причина прискорення (тобто зміни швидкості) тіла, по-друге, якщо сила діє на систему протягом деякого проміжку часу, то результатом цієї дії є зміна імпульсу системи. Зараз ми розглянемо результат дії сили на деякій просторовому інтервалі шляху. Обговоримо тепер загальну ситуацію – тіло рухається по довільній траєкторії, […]...
- Маса тіла – фізика При впливі одних тіл на інші тіла змінюють свою швидкість – набувають прискорення. При цьому різні тіла при даному впливі набувають різний прискорення (т. Е. Надають різний опір зміні їх швидкостей). Властивість тіл купувати певне прискорення при даному впливі називається інертністю. Інертність полягає в тому, що для зміни швидкості тіла на задану величину потрібно, щоб […]...
- Поверхнева енергія – фізика Прагнення рідини прийняти таку форму, при якій площа її вільної поверхні мінімальна, можна пояснити наступним чином. Як ми вже говорили, на молекулу, що знаходиться на поверхні, діє сила, спрямована всередину рідини. При переміщенні молекули ця сила здійснює позитивну роботу. Щоб перевести молекулу з глибини рідини на її поверхню, зовнішні сили повинні зробити роботу. При цьому […]...
- Енергія і робота при обертальному русі Формула обчислення роботи для поступального прямолінійного руху має вигляд: W = F – s (Н – м) або (Дж). Для того, щоб вивести аналогічну формулу для обертального руху, необхідно силу F перетворити в момент сили M, а переміщення s, в кут Θ Нехай для обертання колеса, радіусом r, прикладається сила F, як показано на малюнку […]...
- Потенційна енергія поля Деяку силу можна назвати консервативною тільки в тому випадку, коли вона не залежить від траєкторії, по якій рухається тіло. Робота всіх консервативних сил дорівнює різниці потенційних енергій розглянутого тіла A = W1 – W2 Сила взаємодії між зарядами також є консервативною, а так як це сила призводить до того, що заряди починають рухатися, то вона […]...
- Потенційна енергія гравітаційного тяжіння Всі тіла, що володіють масою, притягуються один до одного з силою, що підкоряється закону всесвітнього тяжіння И. Ньютона. Отже, що притягуються тіла володіють енергією взаємодії. Покажемо, що робота гравітаційних сил не залежить від форми траєкторії, тобто гравітаційні сили також є потенційними. Для цього розглянемо рух невеликого тіла масою m, що взаємодіє з іншим масивним тілом […]...
- Внутрішня енергія – коротко Теплові явища можна описувати за допомогою величин (макроскопічних параметрів), вимірюваних такими приладами, як манометр і термометр. Ці прилади не реагують на вплив окремих молекул. Теорія теплових процесів, в якій не враховується молекулярну будову тіл, називається термодинамікою. У термодинаміки розглядаються процеси з погляду перетворення теплоти в інші види енергії. Пригадайте з курсу фізики основної школи, що […]...
- Механічна енергія тіла Роботою сили, що діє на тіло, називають твір проекції сили в напрямку переміщення тіла на величину цього переміщення. Згідно з другим законом Ньютона тіло набуває прискорення в напрямку дії сили, і чим довше буде діяти сила, тим більше переміщення здійснить тіло у даному напрямку. Внесок сили в переміщення s тіла (див. Рис. 16а) можна оцінити, […]...