Дефект массы
Дефект массы — это разность между суммой масс свободных протонов и нейтронов и массой связанного атомного ядра. Он показывает, какая часть массы нуклонов превратилась в энергию связи ядра.
Чтобы использовать понятие, сначала определяют состав ядра: в нём \(Z\) протонов и \(N\) нейтронов, где \(A=Z+N\). Эти сведения рассматриваются в статье ядерное строение атома. Свободными называют нуклоны, находящиеся далеко друг от друга и не связанные ядерными силами.
Формула
Для ядра, состоящего из \(Z\) протонов и \(N\) нейтронов, дефект массы вычисляют так:
Подробная жазба с учётом массового числа и выбора атомных или ядерных масс приведена в статье формула дефекта массы. Результат должен быть положительным: связанное ядро имеет меньшую массу, чем свободные нуклоны вместе.
Пусть в ядре \(2\) протона и \(2\) нейтрона. Если сумма масс свободных нуклонов равна \(4{,}032\) а.е.м., а масса ядра — \(4{,}002\) а.е.м., то \(\Delta m=4{,}032-4{,}002=0{,}030\) а.е.м. Эта «потерянная» масса соответствует энергии связи.
Дефект массы — не то же самое, что энергия связи ядра. Дефект измеряют в единицах массы, а энергию связи — в джоулях или электрон-вольтах. Они связаны формулой Эйнштейна \(E=\Delta m c^2\): чем больше дефект массы, тем больше энергия связи.
Масса свободных нуклонов равна \(10{,}00\) а.е.м., а масса ядра — \(9{,}98\) а.е.м. Чему равен дефект массы?
Главное
- Дефект массы — разность между суммой масс свободных нуклонов и массой связанного ядра.
- Для ядра с \(Z\) протонами и \(N\) нейтронами: \(\Delta m=Zm_p+Nm_n-m_я\).
- Дефект массы связан с энергией связи соотношением \(E=\Delta m c^2\).