Энергия связи. Дефект масс.

Учитель: Александрова З.В.

Энергия связи. Дефект масс

протонов и нейтронов.

Ядра атомов состоят из

положительный

Протоны несут на себе электрический заряд.

Одноименные заряды отталкиваются друг от друга.

Какие силы удерживают нуклоны внутри ядра?

Может быть, это гравитационное притяжение…

Гравитационное притяжение протонов не то что не обеспечивает устойчивость ядра

Гравитационное притяжение вообще не заметно на фоне их взаимного электрического отталкивания.

Существуют иные силы притяжения, которые «скрепляют» нуклоны внутри ядра и превосходят по величине силу электрического отталкивания протонов.

Ядерные силы!

Ядерные силы служат проявлением сильного взаимодействия

Ядерные силы действуют между любыми двумя нуклонами: протоном и протоном, протоном и нейтроном, нейтроном и нейтроном.

Ядерные силы притяжения протонов внутри ядра примерно в 100 раз превосходят силу электрического отталкивания протонов.

Более мощных сил, чем ядерные, в природе не наблюдается.

Ядерные силы притяжения являются короткодействующими: радиус их действия составляет около м .

Это и есть размер ядра - именно на таком расстоянии друг от друга нуклоны удерживаются ядерными силами.

При увеличении расстояния ядерные силы очень быстро убывают.

Если расстояние между нуклонами станет равным м , ядерные силы почти полностью исчезнут.

На расстояниях, меньших м , ядерные силы становятся силами отталкивания.

Мы привыкли, что масса тела равна сумме масс частей, из которых оно состоит

Почему в ядерной физике так происходит?

Энергия связи ядра атома - это минимальная энергия, необходимая для разделения ядра на отдельные частицы.

При соединении отдельных нуклонов в ядро атома выделяется энергия, по величине равная энергии связи.

Энергия связи очень большая величина:

образование 1 грамма гелия сопровождается выделением такой же энергии, как при сгорании почти целого вагона каменного угля…

Е = Е

50 т каменного угля

1 г Не

Каким же образом можно определить величину энергии связи ядра?

Энергия, необходимая для расщепления ядра на протон и нейтрон:

Cоотношение Эйнштейна между массой и энергией:

Е = m • ,

где скорость света с = 3 •

Масса ядра меньше суммы масс покоя слагающих его протонов и нейтронов:

∆ m = Z+N-

∆ m – дефект масс

Z – число протонов

- масса протона

N – число нейтронов

- масса нейтрона

- масса ядра

= ∆m•

Уменьшение массы при образовании ядра из нуклонов означает, что при этом уменьшается энергия этой системы нуклонов на значение энергии связи.

Задача (образец).

Найти энергию связи для ядра атома гелия

= ∆m•

Дано:

Z = 2

∆ m = Z+N-

N = 4-2=2

= - Z

= 1,00728 а.е.м.

= 4,00260 а.е.м. – 2•0,0005486 а.е.м.= = 4,00150 а.е.м.

= 1,00867 а.е.м.

= 0,0005486 а.е.м.

∆ m = 2•1,00728 а.е.м. + 2•1,00867 а.е.м. -

- 4,00150 а.е.м. = 0,0304 а.е.м. =

= 0,0304 • 1,6605•кг = 0,05048•кг

= 4,00260 а.е.м.

- ?

= 0,05048•кг • (3•)²= 0,45432• Дж

Поскольку энергии микромира крайне малы по сравнению с энергиями, которые мы используем в повседневной жизни, использовать для них системную единицу [Дж] крайне неудобно. Специально для этого была введена такая величина, как электронвольт.

Один электронвольт  равен работе, которую должно совершить поле при перемещении элементарного заряда между разностью потенциалов 1 В.

Величина 1 электронвольта равна значению элементарного заряда в джоулях:                                               .

Энергия связи – это энергия, которая выделяется при образовании ядра из отдельных частиц.

Как только частицы оказываются в зоне действия ядерных сил – они устремляются друг к другу с огромным ускорением, излучая энергию связи в виде γ-квантов. Для того, чтобы расщепить ядро, необходимо вновь затратить эту энергию.

Что мы узнали?

Частицы в ядре удерживаются ядерными силами.

За счет энергии связи масса ядра получается меньше суммы масс входящих в него частиц.

Наиболее стабильными являются ядра с максимальной удельной энергией связи.

Д/З

1. Найти энергию связи для ядра атома углерода

2. Найти энергию связи для ядра атома лития