Домашняя страница › Индекса Многоязычнoго Архива › Binding энергия

Топ 10 статей

Направляющий выступ Hitchhiker к галактике (игра компьютера)

Pablo Neruda

Zaara (серии TV)

Clownfish

Экстраполяция

Великобританское королевская семья

Римские цифры

Силикат натрия

Декартовая система координат

Типы незанятости

News:

Binding энергия

Binding энергия будет механически энергия потребовано, что демонтировало целый в отдельно части. Связанная система имеет низкое потенциальная энергия чем свои составные части; это держит систему совместно. Обычная конвенция что это соответствует к a положительно binding энергия.

In general, binding энергия представляет механически работа необходимо сделать в действовать против усилий держат предмет совместно, пока демонтирующ предмет в компонентные части отделенные достаточно расстоянием что более дальнеишее разъединение требует незначительной дополнительной работы.

Энергия электрона binding измерение энергии необходимо, что освободило электроны от их атомных орбит.

Ядерная binding энергия выведена от сильное ядерные силы и будет энергия потребовано, что демонтировало a ядро в свободно unbound нейтроны и протоны, только TAK, CTO относительные расстояния частиц от себя будут инфинитны (необходимо далеко достаточно TAK, CTO сильное ядерные силы сможет no longer не причинить частицы взаимодействовать). На атомный уровень, binding энергия атома выведена от электромагнитное взаимодействие и будет энергия потребовано, что демонтировало атом в свободно электроны и ядро.

В космофизика, гравитационная binding энергия небесного тела энергия необходима, что демонтировала его в твердые частицы космоса (пыль и газ). Это количество не быть смущенным с гравитационная потенциальная энергия, который будет энергией необходимо, что отделило 2 тела, such as небесное тело и спутник, к инфинитному расстоянию, держа каждое неповрежденн (последняя энергия более низка).

Содержание

1 Массовый дефицит
2 Энергия ядра binding
3 Ядерная кривый binding энергии
- 3.1 Формула Semiempirical
- 3.2 Измерять binding энергию
4 Справки
5 Внешние соединения
6 См. также

Массовый дефицит

Потому что связанная система находится на более низком уровне энергии чем свои unbound составы, своя масса должна быть чем полная масса своих unbound составов. Для систем с низкими binding энергиями, это «потеряло» массу после вязки может быть частично мало. Для систем с высокими binding энергиями, однако, пропавшей массой может быть легко measurable часть.

С всех форм энергии в системе (не имеет никакую сеть момент) имейте массу, вопрос куда пропавшая масса binding энергии идет представит интерес. Ответ что эта масса «не исчезает» в энергию (общий misconception); довольно, после того как я преобразована к жаре или свету, эта масса может движение прочь к другому положению. «Массовым дефектом» от binding энергии будет поэтому только масса двигала. Однако, оно остает массово, потому что масса сохранена в системах для любого, котор дали одиночного наблюдателя, so long as система остает закрытой. Таким образом, если масса binding энергии преобразована в жару, то систему необходимо охладить (извлекли жара, котор) прежде чем масс-дефицит появится в охлаженную систему. В тот случай, котор извлекли жара (которая имеет массу самое после того как она измеряна в первоначально инерциальной рамке) представляет точно массовый «дефицит».

Например, когда 2 больших предмета (such as земля и метероид) привлечены a гравитационное поле и вступает в противоречия, энергия для жары удара извлечена от гравитационного поля предметов. Однако, система делает не потеряйте массу (представляет свою binding энергию) до эта жара излучена в космос, и этот космос no longer не подсчитан как часть первоначально системы (соответствующей к раскрывать первоначально систему).

Близко аналогичное рассмотрение применяется в химически и ядерном рассмотрении. Однако, в ядерных реакциях, часть массы которая могут быть, котор извлекли как светом или жарой, и которая после этого появляется как binding энергия, будет часто гораздо большле частью массы системы. Это потому что ядерные силы сравнительно сильне чем другие усилия.

В ядерных реакциях, «свет» который должен быть излучено извлечь binding энергию может быть in the form of сразу gamma радиация. Опять, однако, никакая чонсервная банка масс-дефицита в теории не появляется до тех пор пока этой радиацией не испустить и будет no longer часть системы.

Энергия give off во время того расщепления ядра или атомный распад разница между binding энергиями топлива и сплавливанием или продукт распада. In practice, эта энергия может также быть высчитана от существенных массовых разниц между топливом и продуктами, как только извлекались эволюционированные жара и радиация.

Энергия ядра binding

Ядерная теория

Binding энергия для одиночного ядра дается мимо

где

c будет скорость света;

m_s масса отделенное нуклоны;

m_b масса предела ядро;

Z атомное номер связанного ядра;

m_p масса одного протон;

N номер нейтроны;

m_n масса одного нейтрона.

В атомах с максимумом или очень низкими коэффициентами протонов к нейтронам, binding энергия будет отрицательной, resulting in неустойчивое ядро.^[1]

Практика: Binding энергия для атомов

Измеренные массовые дефициты изотопы всегда перечисляйте как массовые дефициты нейтрально атомы того изотопа, и главным образом внутри MeV. Как последствие, listed массовыми дефицитами не будут измерением для стабилности или binding энергией изолированных ядр, а для всех атомов. Это имеет очень практически причины, потому что очень трудно к полно ионизируйте тяжелые элементы, т.е. strip они всего из их электроны.

Эта практика полезна для других причин, слишком: Прокладка всех электронов от тяжелого неустойчивого ядра (таким образом производящ чуть-чуть ядро) изменит продолжительность жизни ядра, показывая что ядро нельзя обработать независимо (эксперименты на тяжелом акселераторе иона GSI). Это также очевидно от явления как захват электрона. Теоретически, в орбитальных моделях тяжелых атомов, электрон двигает по орбите частично внутри ядра (он не делает орбита в только чувстве, но имеет non-исчезая вероятность быть расположенным внутри ядра).

Of course, a ядерный спад случается к ядру, намереваться что свойства ascribed к ядру изменят в случае. Но для following рассмотрения и примеров, вы должны держать в разуме которому «массовый дефицит» как измерение для «binding энергии», и как перечислено в ядерных таблицах данных, серединах «скапливает дефицит нейтрального атома» и будете измерением для стабилности всего атома.

Специфически количественный пример: дейтрон

Дейтрон будет ядром a дейтерий атом, и consist of одно протон и одно нейтрон. Экспериментально-измеренные массы составов как свободно частицы

m_протон = 1.007825 u;

m_{нейтрон}= 1.008665 u;

m_протон + m_{нейтрон} = 1.007825 + 1.008665 = 2.01649 U.

Масса дейтрона (также экспериментально измеренного количества)

Атомная масса ²H = 2.014102 U.

Массовые разница = 2.01649−2.014102 u = 0.002388 U. С преобразование между массой остальных и энергией высчитаны, что будет 931.494MeV/u, энергия дейтрона binding

0.002388 × 931.494 u MeV/u = MeV 2.224.

Таким образом, после того как я выражена в другой дороге, binding энергия [0.002388/2.01649] x 100% = около 0.1184% из полной энергии соответствуя к массе. Это соответствует к 1.7×10¹⁴ J/kg = 107 TJ/kg.

Ядерная кривый binding энергии

В периодическая таблица элементов, серия светлых элементов от водопод до натрий наблюдает, что exhibit вообще увеличивая binding энергия в нуклон как атомная масса увеличения. Это увеличение произведено путем увеличивать усилия в нуклон в ядре, по мере того как каждый дополнительный нуклон привлечен всеми другими нуклонами, и таким образом более плотно прыгнуто к целому.

Зона увеличивая binding энергии последована за зоной относительной стабилности (сатурации) в последовательности от магний через ксеноний. В этой зоне, ядро было большим достаточно которое ядерные силы no longer вполне не удлиняют эффективно через свою ширину. Привлекательные ядерные силы в этой зоне, как атомные массовые увеличения, близко сбалансированы repellent электромагнитными усилиями между протонами, как атомное номер увеличения.

Окончательно, в элементах более тяжелых чем ксеноний, будет уменшение в binding энергии в нуклон по мере того как атомное номер увеличивает. В этой зоне ядерного размера, электромагнитные repulsive усилия начинают приобретать против сильного ядерные силы.

На пике binding энергии, nickel-62 будет больше всего плотно-прыгните ядро, последованное за мимо iron-58 и iron-56.^[2] (Это будет основная причина почему утюг и никель будут очень общими металлами в планетарных сердечниках, в виду того что они произведены профузно как конечные продукты внутри суперновы).

Существование a максимум в binding энергии в medium-sized ядрах находится последствие trade-off в влияниях 2 сопротивляясь усилий имеют по-разному характеристики ряда. Привлекательное ядерные силы (сильное ядерные силы), который связывает протоны и нейтроны равн to each other, имеет лимитированный ряд из-за быстро степенного уменшения в этом усилии с расстоянием. Однако, отталкивая электромагнитное усилие, которое действуют, что между протонами принуждает ядра врозь, падает с расстоянием очень медленно (как обратный квадрат расстояния). Для ядр больш чем около 4 нуклона в диаметре, дополнительное отталкивая усилие дополнительных протонов больше чем возмещает любая binding энергия которая приводит к между более новыми добавленными нуклонами в результате дополнительных сильных взаимодействий усилия; такими ядрами будут less and less плотно прыгнутыми по мере того как их размер увеличивает, однако большое часть из их будут все еще конюшня. Окончательно, ядра содержа больше чем 209 нуклонов (больш чем около 6 нуклонов в диаметре) все слишком большие быть стабилизированн, и subject to самопроизвольно спад к более малым ядрам.

Расщепления ядра производит энергию путем совмещать очень самые светлые элементы в больше плотно-прыгните элементы (such as водопод в гелий), и атомный распад производит энергию путем разделять самые тяжелые элементы (such as уран и плутоний) в больше плотно-прыгните элементы (such as барий и криптон). Оба процесса производят энергию, потому что некрупные ядра наиболее плотно прыгнутые всех.

Формула Semiempirical

Для больше деталей на этой теме, см. Semi-эпирическая массовая формула.

Для ядра с нуклонами a включая протоны z, semiempirical формула для binding энергии в нуклон

где binding энергия находится в MeV для following численных значений констант: $a = 14.0$ ; $b = 13.0$ ; $c = 0.585$ ; $d = 19.3$ ; $e = 33$ .

Большинств термины в этой формуле могут быть объяснены жидкостной моделью падения для ядра, которое обрабатывает ядро как падение равномерной, incompressible жидкости, радиус которой можно вывести от своей плотности.

Первая термина вызывает вкладом сатурации и обеспечивает тому B.E. в нуклон это же для всех ядр к первому приближению.

Термина влияние поверхностного натяжения и пропорционально к числу нуклонов расположены на ядерную поверхность. Оно самые большие для светлых ядр.

Термина отталкивание кулона электростатическое. Это будет важне как $Z$ увеличения.

Поправочный член симметрии учитывает Pauli принцип исключения. В отсутствии других влияний самое стабилизированное расположение (т.е. одно с самой низкой энергией) имеет равные числи протонов и нейтронов.

Спаривая термина + для ровн-ровных ядр и − для сверхсчетн-сверхсчетных ядр. Это слишком будет результат Pauli принцип исключения, совместно при протоны и нейтроны имея закрутка 1/2.

Following таблица дает binding энергию в нуклон в MeV для выбранных изотопов.

	Формула	Измерено
Al²⁷	8.42	8.33
Cu⁶³	8.75	8.75
Mo⁹⁸	8.62	8.63
Пинта¹⁹⁵	7.87	7.92
U²³⁸	7.56	7.58

Измерять binding энергию

Как увидено выше в примере дейтерия, ядерные binding энергии большие достаточно что они могут легко быть измерены как частично масса дефициты, согласно равнозначности массы и энергии. Атомной binding энергией будет просто выпущенное количество энергии (и массы), когда собрание свободно нуклоны соедините совместно к форме a ядро.

Ядерную binding энергию можно легко вычислить от легко measurable разницы в массе ядра, и суммы масс числа свободно нейтронов и протонов которые составляют ядро. Как только эта массовая вызванная разница, массовый дефект или массовый дефицит, будет известно, Эйнштейн массоэнергетическая равнозначность формула E = метросвеча² можно использовать для того чтобы вычислить binding энергию любого ядра. (Как историческое примечание, предыдущие ядерные физики используемые для того чтобы refer to вычислять это значение как «вычисление части упаковки».)

Например, атомный массовый блок (1.000000 u) определено быть 1/12 из массы a ¹²C атом-но атомная масса a ¹Атом h (будет протоном плюс электрон) 1.007825 u, настолько каждый нуклон внутри ¹²C терял, на среднем, около 0.8% процента своей массы in the form of binding энергия.

Справки

^ Рэймонд, Дэвид (7-ое апреля, 2006). Ядерные Binding энергии. Технология New Mexico. Retrieved дальше 2007-01-03.
^ Fewell, M. P. (1995). "Атомный нуклид с самой высокой средней binding энергией". Американский журнал физики 63 (7): 653-658.

Внешние соединения

См. также

The original article is from Wikipedia. To view the original article please click here.
Creative Commons Licence

Custom Search