Slik beregner du kjernebindende energi
Share
Alt er gjort av atomer. I et atom eksisterer subatomiske partikler kalt neutroner, protoner og elektroner. Vi vet at protonene og nøytronene holdes sammen i en kjerne kalt kjernen. Ser du at den trenger energi? Protoner er positivt ladet og for å holde disse partiklene i samme ladning, er det nødvendig med energi. Kjernebindende energi kommer fra dette konseptet.
Massefeil og bindende energi
Det har blitt observert at summen av individuelle masser av komponentene i kjernen er høyere enn atomets kjernekomponent. Dette betyr at noe masse går tapt i bindingsprosessen. Denne massedifferansen er også kjent som massefeil, som er direkte relatert til bindingsenergien av den berømte Einstein-ligningen E = mc2, hvor E = nukleær bindingsenergi, m = masseforskjell eller massefeil, og c = lysets hastighet
Hvordan finne bindende energi
Vi skal nå se på hvordan å beregne atomobindingsenergi av et atom. La oss ta 12C.
Trinn 1: Beregn massefeil (m)
Bruk informasjonen som er oppgitt i tabellen.
| partikkel~~POS=TRUNC | Masse (kg) | Masse (u) | Masse (MeV / C2) |
| 1 a.m.u | 1.660540 x 10-27 kg | 1.000 u | 931,5 MeV / c2 |
| nøytron | 1,674929 x 10-27 kg | 1.008664 u | 939,57 MeV / c2 |
| proton | 1,672623 x 10-27 kg | 1.007276 u | 938,28 MeV / c2 |
| elektron | 9.109390 x 10-31 kg | 0.00054858 u | 0,511 MeV / c2 |
12C har 6 protoner og 6 nøytroner og 6 elektroner.
Massefeil = Total masse av individuelle subatomære partikler - Masse av atom
= 6 * 1.008664 u + 6 * 1.007276 u + 6 * 0.00054858 u - 12.000 u
= 0,098931 u
Steg 2: Bruk nå E = mc2 ligning for å beregne nukleær bindingsenergi.
Bindende energi = (1,660540 x 10-27 kg (per a.m.u) * 0,098931) * (3 * 10 8 ms -1)2
Eller kunne bare beregne kjernebindende energi direkte ved å konvertere den til MeV by,
= 0,098931 u * 931,5 MeV / u
= 92,15 MeV
Konverter energienheten Joule til MeV
Hvorfor har vi plaget oss til å konvertere den vanlige energienheten Joule til MeV?
Bindende energier blir konvensjonelt uttrykt som MeV fordi det er en veldig stor energi, og uttrykk i eV viser hvordan ladning spiller en rolle i bindingsenergiforbindelsen.
Andre konvensjoner:
a) Å uttrykke kjernebindende energi som energi per mol
Når bindingsenergien er funnet "per atom", multipliseres verdien bare av Avagadros nummer som er 6,022 x 1023 mol-1.
Hvis bindingsenergien ble uttrykt i Joules, vil du kanskje konvertere den til kJ fordi verdien er høyere. For å gjøre det, del svaret med 1000.
b) Expresserer binding som MeV per nukleon
Nucleons er partiklene som utgjør kjernen (protoner og nøytroner). Når bindingsenergien er funnet, deles bare verdien av antallet nukleoner som er tilstede i atomet. I 12 C tilfelle skal det deles med 12.
Hvorfor er dette viktig?
Kjernebindende energi er ekstremt viktig å vite i kjernereaksjoner. Når atomreaksjoner finner sted, er disse bindende energiene de sentrale faktorene som styrer eller holder sannsynligheten for å forekomme.
