Содержание

Энергия связи ядра

А. Эйнштейн показал, что количество заключенной в веществе энергии непосредственно связано с его массой соотношением:

Е = mc2,

где Е – энергия, Дж;
m – масса, кг;
с – скорость света, м/с (с = 3•108 м/с).

Физическая сущность этого уравнения состоит в том, что в природе нет нематериального движения. Как нет и не может быть материи без движения. Материя и движение неотделимы друг от друга. Выделение (или поглощение) энергии системой ведет к уменьшению (или увеличению) ее массы на величину ∆m, называемую дефектом массы:

∆Е = ∆mc2

Энергия, которую необходимо затратить для разделения ядра на свободные нуклоны (без сообщения им кинетической энергии), названа энергией связи ядра Есв.

Разность между суммой масс свободных нуклонов и массой ядра называется дефектом массы атомного ядра ∆mя.
Энергия связи ядра Eсв, МэВ, связана с дефектом массы соотношением:

Есв = 931∆mя,

где ∆mя – дефект массы ядра, а.е.м.;
931 – энергетический эквивалент 1 а.е.м., МэВ.

Полная энергия связи ядра с атомным номером Z и массовым числом А равна:

Eсв = 931[Z•mp + (A – Z)•mn – mя],

где mя – масса ядра, а.е.м.;
mn – масса нейтрона, а.е.м.;
mp – масса протона, а.е.м.

Однако, прочность ядра определяет не полная энергия связи Есв, а энергия связи, приходящаяся на 1 нуклон данного ядра, т.е. удельная энергия связи:

Еуд = Eсв

Прочность различных ядер не одинакова. Наиболее прочными являются ядра с числом нуклонов около 60. Легкие ядра (с меньшим числом нуклонов) и тяжелые (с большим числом нуклонов) менее прочны.
Следовательно, выделение энергии должно происходить как в случае деления тяжелых ядер на ядра средней массы, так и в случае соединения легких ядер в более тяжелое ядро той же средней массы. Практически и тот, и другой путь получения энергии используется в настоящее время. Первый путь применяется в ядерных реакциях с тяжелыми элементами (уран, плутоний). Второй путь применяется в термоядерных реакциях с легкими элементами (изотопы водорода).

Наверх
Содержание


http://www.rhbz.info - при использовании материалов сайта, ссылка на него обязательна.