Энергетический выход реакции
Энергетический выход ядерной реакции — это энергия, которая выделяется или поглощается при превращении одних ядер и частиц в другие. Причина — изменение суммарной массы системы согласно формуле Эйнштейна.
Рассматривают ядерную реакцию в виде: исходные частицы превращаются в конечные. При расчёте важно использовать массы всех частиц, включая налетающую частицу и частицы, покидающие ядро. Если масса исходных частиц больше массы продуктов, избыток массы переходит в энергию.
Здесь \(m_{\text{исх}}\) — суммарная масса исходных частиц, а \(m_{\text{кон}}\) — суммарная масса продуктов реакции. Для одной реакции, происходящей с числом частиц \(N\), полная энергия равна \(E=NQ\). Если массы заданы в атомных единицах массы, удобно сначала найти разность масс, а затем перевести результат в электронвольты: \(1\ \text{а.е.м.}\,c^2\approx 931{,}5\ \text{МэВ}\).
Пусть суммарная масса исходных частиц равна \(10{,}000\ \text{а.е.м.}\), а продуктов — \(9{,}998\ \text{а.е.м.}\). Тогда \(\Delta m=0{,}002\ \text{а.е.м.}\), поэтому \(Q>0\): реакция выделяет примерно \(0{,}002\cdot 931{,}5=1{,}86\ \text{МэВ}\) на одну реакцию.
Энергетический выход — это не сама масса и не дефект массы. Дефект массы \(\Delta m\) показывает, насколько изменилась масса, а \(Q\) — соответствующую этой разности энергию. При \(\Delta m>0\) для исходных частиц относительно продуктов энергия выделяется.
Что означает отрицательный энергетический выход \(Q<0\)?
Главное
- \(Q=(m_{\text{исх}}-m_{\text{кон}})c^2\) — энергетический выход реакции.
- При \(Q>0\) энергия выделяется, при \(Q<0\) поглощается.
- Сначала находят разность суммарных масс, затем переводят её в энергию.