Atominio branduolio įrišimo energija: formulė, prasmė ir apibrėžimas

Kiekvienas visiškai cheminės medžiagos atominis branduolys susideda iš specifinio protonų ir neutronų komplekso. Jie laikomi kartu dėl to, kad atominės branduolio rišančioji energija yra dalelės viduje.

Branduolinių traukos jėgų charakteristika yra jų labai didelė galia palyginti nedideliais atstumais (nuo maždaug 10 ^-13 Cm). Kai atstumas tarp dalelių padidėja, taip pat susilpnėja patrauklumo jėgos atomas.

Priežastys apie įpareigojančią energiją viduje branduolio

Jei įsivaizduosime, kad protonai ir neutronai gali būti atskirti nuo atominio branduolio ir juos išdėstyti tokiu atstumu, kad atomo branduolio rišančioji energija nustoja veikti, tai turi būti labai sunkaus darbo. Norint išgauti jo sudedamąsias dalis iš atomo branduolio, turime stengtis įveikti intra atomines jėgas. Šios pastangos bus nukreiptos į atomo dalijimąsi jame esančiais nukleonais. Todėl galima spręsti, kad atominio branduolio energija yra mažesnė už dalelių, iš kurių ji sudaryta, energiją.

Ar tarpatominių dalelių masė yra lygi atomo masei?

Jau 1919 m. Mokslininkai sužinojo, kaip išmatuoti atominės branduolio masę. Dažniausiai tai "pasveriama" naudojant specialius techninius prietaisus, kurie vadinami masės spektrometrais. Tokių prietaisų veikimo principas yra tas, kad palyginamos skirtingų masių dalelių judesio charakteristikos. Tokiu atveju tokios dalelės turi tas pačias elektros sąnaudas. Skaičiavimai rodo, kad tos dalelės, turinčios skirtingus masės indeksus, judamos skirtingomis trajektorijomis.

Šiuolaikiniai mokslininkai labai tiksliai nustatė visų branduolių masę, taip pat protonus ir neutronus, kurie sudaro jų sudėtį. Jei mes palyginsime tam tikro branduolio masę su jame esančių dalelių masėmis, paaiškėja, kad kiekvienu atveju branduolio masė bus didesnė už atskirų protonų ir neutronų masę. Šis skirtumas yra apie 1% bet kuriai cheminei medžiagai. Todėl galime daryti išvadą, kad atominės branduolio siejamoji energija yra 1% visos poilsio energijos.

Tarpvalstybinių jėgų ypatybės

Neutronai, esantys viduje branduolio, yra atstumti vienas nuo kito pagal kulono jėgas. Bet atomas nesudrūksta į gabalus. Tai padeda palengvinti patraukli jėga tarp atomų dalelių. Tokios jėgos, turinčios kitokį nei elektrinį pobūdį, vadinamos branduolinėmis jėgomis. Ir neutronų ir protonų sąveika vadinama stipria sąveika.

Trumpai tariant, branduolinių jėgų savybės yra tokios:

• Tai priklauso nuo nepriklausomybės;
• Veiksmai tik trumpais atstumais;
• Kaip ir prisotinimas, o tai reiškia, kad vienas kito sulaikymas yra tik tam tikras skaičius nukleonų.

Pagal energijos išsaugojimo įstatymą, tuo metu, kai yra sujungtos branduolinės dalelės, energija išsiskiria radiacijos forma.

Atominių branduolių siejamoji energija: formulė

Pirmiau pateiktiems skaičiavimams naudojama įprasta formulė:

E _c = (Z · m _p + (AZ) · m _n -M _s ) · c²

Čia E yra branduolio ryšių energija; C yra šviesos greitis; Z - protonų skaičius; (AZ ) yra neutronų skaičius; M _p - protono masė; Ir m _n yra neutronų masė. M _i žymi atomo branduolio masę.

Įvairių branduolių vidinė energija

Norint nustatyti branduolio privalomąją energiją, naudojama ta pati formulė. Apskaičiuotas pagal formulę, kaip nurodyta anksčiau, yra ne daugiau kaip 1% visos atominės ar poilsio energijos. Tačiau, atidžiau ištyrus, paaiškėja, kad šis skaičius gana stipriai svyruoja, kai važiuojame iš medžiagos į medžiagą. Jei mes stengsimės nustatyti tikslias vertes, tai jie bus ypač skirtingi vadinamuose šviesos branduoliuose.

Pavyzdžiui, prijungimo energija viduje vandenilio atomo yra nulis, nes jame yra tik vienas protonas. Helio branduolio susirišimo energija bus 0,74%. Tričio turinio branduolių atveju šis skaičius bus 0,27%. Deguonis - 0,85%. Branduoliuose, kur yra apie šešiasdešimt nukleonų, tarpatominių jungčių energija bus apie 0,92%. Ateities branduolys su didesniu masės kiekiu palaipsniui sumažės iki 0,78%.

Norint nustatyti helio, tričio, deguonies ar bet kurios kitos medžiagos susiejimo energiją, naudojama ta pati formulė.

Protonų ir neutronų tipai

Pagrindinės tokių skirtumų priežastys gali būti paaiškintos. Mokslininkai nustatė, kad visi branduolyje esantys nukleonai skirstomi į dvi kategorijas: paviršutiniškas ir vidinis. Vidiniai nukleonai yra tie, kurie yra apsupti kitų protonų ir neutronų visomis kryptimis. Viršūnų juos supa tik iš vidaus.

Atominio branduolio įrišimo energija yra jėga, didesnė vidaus nulonuose. Beje, kažkas panašaus pasitaiko su įvairių skysčių paviršiaus įtempimu.

Kiek nikonų dedama į branduolį

Nustatyta, kad vidinių nukleonų skaičius yra ypač mažas vadinamuosiuose šviesos branduoliuose. Ir tiems, kurie priklauso plaučių kategorijai, beveik visi nukleonai yra laikomi paviršutiniški. Manoma, kad atominės branduolio siejamoji energija yra kiekis, kuris turi augti kartu su protonų ir neutronų skaičiumi. Bet net toks augimas negali tęstis neribotą laiką. Su tam tikru skaičiumi nukleonų - ir tai yra nuo 50 iki 60 - įsigalioja dar viena jėga - jų elektrinis atbaidymas. Tai atsitinka net nepriklausomai nuo to, ar jame yra branduolio.

Branduolinės energijos išlaisvinimas mokslininkų naudoja atominių branduolių įvairias medžiagas.

Daugelis mokslininkų visada domėjosi klausimu: iš kur energija ateina, kai lengvesni branduoliai suyra į sunkiuosius? Tiesą sakant, ši situacija yra panaši į atominį skilimą. Lengvų branduolių sintezės procese, taip pat kaip ir sunkiųjų branduolių suskaidymo metu, visada formuojasi ilgesnio branduolio branduoliai. Norint "gauti" visus šviesos branduolius iš šviesiųjų branduolių, jie turi išleisti mažiau energijos nei tuo atveju, kai jie yra sujungti. Taip pat yra ir priešingas teiginys. Tiesą sakant, sintezės energija, kuri sudaro tam tikrą masės vienetą, gali būti didesnė už konkrečią dalijimosi energiją.

Mokslininkai, tyrę branduolio dalijimosi procesus

Branduolinio dalijimosi procesą 1938 m. Atrado mokslininkai Gana ir Strassmann. Berlyno chemijos universiteto sienose mokslininkai atrado, kad urano bombardavimui kitų neutronų pagalba Mendelejevo periodinės lentelės viduryje tampa lengvesni elementai.

Svarbų indėlį į šios žinių srities plėtrą sukūrė Lisa Meitner, kurią vieną kartą pasiūlė kartu kartu tyrinėti radioaktyvumą. Gan leido "Meitner" dirbti tik tuo atveju, jei ji atliks studijas rūsyje ir niekada nepasieks aukščiausio lygio, o tai yra diskriminacijos faktas. Tačiau tai netrukdė jai pasiekti reikšmingų laimėjimų atominių branduolių tyrimuose.