Пример решения задачи
Определите энергию связи и удельную энергию связи ядра радия . Почему удельная энергия связи в тяжелых ядрах с увеличением массового числа убывает?
Дано: | Решение: | |||
| A=226; Z=88; N=226-88=138 Дефект масс ядра определяется по формуле . В таблицах масс изотопов приводятся значение масс нейтральных атомов, а не массы ядер. Поэтому эту формулу целесообразно преобразовать так, чтобы вместо массы данного ядра Мя в нее входила масса соответствующего нейтрального атома Ма. Т.к. , то Но . Следовательно, окончательно получаем Подставляя в последнюю формулу числовые значения масс в а. е. м., получаем: ΔМ=88·1,00783+136·1,00866-226,02435=1,85977 а.е.м. , где с2=931,5 МэВ/нук => ECB=1.85977·931,5=1732,4 Если мы хотим получить энергию связи в джоулях, то дефект масс нужно выразить в килограммах. Учитывая, что 1 а.е.м. = 1,66057·10-27 кг, получаем ΔM = 1,66057·10-27 • 1,85977 = 3,0883 • 10-27 (кг). Подставляя это значение дефекта масс в формулу , получаем: Есв=3,0883·10-27·(3·108)2=27,6795·10-11Дж. Удельная энергия связи равна Энергия притяжения растет пропорционально числу протонов, а энергия электростатического отталкивания пропорциональна квадрату их зарядов. |
Использование энергии атомных ядер
Пример решения задачи
Определите энергетический выход ядерной реакции если удельная энергия у ядра азота 7,48 МэВ/нук, у ядра гелия – 7,075 МэВ/нук, у ядра атома изотопа кислорода – 7,75 МэВ/нук.
Дано: | Решение: |
Освобождающаяся при ядерных реакциях энергия равна разности между суммарной энергией связи образовавшихся ядер и суммарной энергией связи исходных ядер. Энергия связи ядра равна произведению удельной энергии связи на число нуклонов в ядре. ΔЕ =7,75·17-7,48·14-7,075·4=13,75-104,75-28,3=-1,27 (МэВ) Так как освобождающаяся энергия отрицательная, то это означает, что ядерная реакция происходит при поглощении энергии извне. | |
ΔЕ -? |
Ядерные реакции — это изменения в ядрах, которые происходят под действием других ядер или элементарных частиц:
Законы сохранения:
Пример решения задачи:
При бомбардировке α-частицами алюминия образуются новое ядро и нейтрон. Записать ядерную реакцию и определить, ядро какого элемента при этом образуется?
Решение:
Ответ: изотоп фосфора
Учтите: в ядерных реакциях закон сохранения заряда выполняется полностью, а закон сохранения массы «нарушается». Изменение массы связано с выделением или поглощением энергии. В ядерных реакциях энергия выделяется, если , а поглощается, если
Значение выделенной или поглощенной энергии вычисляется по формуле:
Энергетический выход ядерных реакций