Vazebná energie atomového jádra: vzorec, význam a definice

Každé atomové jádro absolutně jakékoliv chemické látky sestává ze specifické sady protonů a neutronů. Jsou drženy společně kvůli skutečnosti, že vazebná energie atomového jádra je přítomna uvnitř částice.

Charakteristickým rysem jaderných sil přitažlivosti je jejich velmi velká síla na poměrně malých vzdálenostech (od 10^{-13. místo}cm). Jak vzrůstá vzdálenost mezi částicemi, síly přitažlivosti uvnitř atomu také oslabují.

Uvažování o vazebné energii uvnitř jádra

Pokud si představíme, že existuje způsob, jak oddělit protony a neutrony zase od atomového jádra a umístit je tak daleko, že vazebná energie atomového jádra přestane fungovat, pak by to mělo být velmi tvrdá práce. Abychom extrahovali jeho složky z jádra atomu, musíme se pokusit překonat intra-atomové síly. Toto úsilí bude rozdělit atom na nukleony obsažené v něm. Proto lze usoudit, že energie atomového jádra je menší než energie těch částic, ze kterých se skládá.

Je hmotnost interatomických částic rovnající se hmotnosti atomu?

Již v roce 1919 se vědci naučili měřit hmotnost atomového jádra. Nejčastěji se "váží" pomocí speciálních technických zařízení, které se nazývají hmotnostní spektrometry. Princip činnosti těchto zařízení spočívá v porovnání vlastností pohybu částic s různou hmotností. Zároveň mají tyto částice stejné elektrické náboje. Výpočty ukazují, že ty částice, které mají různé hmotnostní indikátory, se pohybují podél různých trajektorií.

Moderní vědci s velkou přesností našli množství všech jader, stejně jako protony a neutrony, které tvoří jejich složení. Porovnáme-li hmotnost konkrétního jádra se součet hmotností částic v ní obsažené, se ukazuje, že v každém případě je hmotnost jádra je větší než hmotnost jednotlivých protonů a neutronů. Tento rozdíl je pro každou chemickou látku přibližně 1%. Proto můžeme konstatovat, že vazebná energie atomového jádra je 1% energie jeho zbytku.

Vlastnosti intranukleárních sil

Neutrony, které jsou uvnitř jádra, vzájemně odpuzují Coulombovy síly. Ale atom se nerozbije. Toto je usnadněno přítomností přitažlivé síly mezi částicemi v atomu. Takové síly, které mají jinou povahu než elektrickou, se nazývají jaderné síly. A interakce neutronů a protonů se nazývá silná interakce.

Stručně řečeno, vlastnosti nukleárních sil jsou omezeny na následující:

• to je nezávislá povinnost;
• akce pouze na krátké vzdálenosti;
• stejně jako saturace, která se týká vzájemného zadržování pouze určitého počtu nukleonů.

Zákon o zachování energie v okamžiku, kdy jsou spojeny jaderné částice, uvolňuje energii ve formě záření.

Vazebná energie atomových jader: vzorec

Pro výše uvedené výpočty se používá konvenční vzorec:

E_St.= (Zmiddot-m_str+(A-Z) middot-m_n-M_I) middot-c²

Zde pod E_St. se rozumí vazebná energie jádra- s - rychlost světla - Z - počet protonů - (A-Z) je počet neutronů - m_str označuje hmotnost protonu m_n Je neutronová hmota. M_Ioznačuje hmotnost jádra atomu.

Vnitřní energie jader různých látek

Pro stanovení vazebné energie jádra se používá stejný vzorec. Vypočítané podle vzorce, vazebná energie, jak již bylo uvedeno, není větší než 1% celkové energie atomu nebo zbytkové energie. Při bližším zkoumání se však ukazuje, že tento počet kolísá poměrně silně, když jde o látku na látku. Pokud se pokusíme určit přesné hodnoty, pak budou v takzvaných lehkých jádrech zvlášť odlišné.

Například vazebné energii v atomu vodíku je nula, protože je tam jen jeden základní připojení proton.Energiya hélium bude rovnat 0,74%. V případě jader hmoty s názvem tritium bude toto číslo 0,27%. Při kyslíku - 0,85%. V jádrech, kde je asi šedesát nukleonů, bude energie intra-atomové vazby asi 0,92%. U atomových jader s větší hmotností se toto číslo postupně snižuje na 0,78%.

Pro stanovení vazebné energie hélia, tritia, kyslíku nebo jakékoliv jiné látky se používá stejný vzorec.

Druhy protonů a neutronů

Hlavní důvody pro tyto rozdíly lze vysvětlit. Vědci zjistili, že všechny nukleony, které jsou obsaženy uvnitř jádra, spadají do dvou kategorií: povrchní a vnitřní. Interní nukleony jsou ty, které jsou obklopeny jinými protony a neutrony ze všech stran. Povrchové jsou obklopeny jen zevnitř.

Vazebná energie atomového jádra je síla, která je větší ve vnitřních nukleonech. Něco takového se mimochodem objevuje s povrchovým napětím různých kapalin.

Kolik nukleonů je umístěno v jádře

Zjistilo se, že počet vnitřních nukleonů je zvláště malý v tzv. Lehkých jádrech. A pro ty, které patří do kategorie plic, jsou téměř všechny nukleony považovány za povrchní. Předpokládá se, že vazebná energie atomového jádra je množství, které musí růst s počtem protonů a neutronů. Ale ani takový růst nemůže pokračovat neomezeně. S určitým počtem nukleonů - a to je od 50 do 60 - vstoupí v platnost další síla - jejich elektrická odpudivost. Objevuje se to i bez ohledu na přítomnost vazebné energie uvnitř jádra.

Vazba energie atomového jádra v různých látkách je používána vědci za účelem uvolnění jaderné energie.

Mnoho vědců se vždy zajímalo o otázku: odkud pochází energie, když se lehčí jádra spojí s těžkými jádry? Ve skutečnosti je tato situace analogická atomovému štěpení. V procesu syntézy lehkých jader, stejně jako je tomu v štěpení těžkých jader vždy vytvořena silnější typ. „Dostat“ z lehkých jader všechny nukleony jsou v nich, je třeba vynaložit méně energie než ten, který vyniká, když jsou kombinovány. Konverzní příkaz je také pravdivý. Ve skutečnosti energie syntézy, která představuje určitou jednotku hmotnosti, může být větší než specifická energie štěpení.

Vědci, kteří studovali procesy štěpení jader

Proces jaderné štěpení objevili vědci Ghana a Strassmann v roce 1938. Ve stěnách Berlínské chemické univerzity zjistili badatelé, že v procesu bombardování uranu s jinými neutrony se v polovině Mendelejevova stolu mění na lehčí prvky.

Významným příspěvkem k rozvoji této oblasti znalostí byla Lisa Meitnerová, kterou Gan kdysi navrhl společně studovat rádioaktivitu. Hahn Meitner dovoleno pracovat pouze pod podmínkou, že se bude provádět svůj výzkum v suterénu a nikdy nebude stoupat do vyšších pater, což bylo fakt diskriminace. Nicméně tomu nebránilo, aby dosáhla významných úspěchů ve výzkumu atomového jádra.