Энергия связи нуклонов
Энергия связи нуклонов — это энергия, необходимая, чтобы полностью разделить атомное ядро на свободные протоны и нейтроны. Она показывает, насколько прочно нуклоны удерживаются вместе в ядре: чем больше энергия связи, тем больше энергии нужно затратить на его разрушение.
Для ядра с массовым числом \(A\) и зарядовым числом \(Z\) число протонов равно \(Z\), а число нейтронов — \(A-Z\). Энергию связи нельзя путать с энергией, необходимой для отделения только одного нуклона: это энергия отделения, и она обычно меньше полной энергии связи.
Формула
Энергия связи определяется через дефект массы ядра. Если дефект массы выражен в килограммах, используют формулу:
Здесь \(c=3\cdot10^8\ \text{м/с}\). В ядерной физикаға энергию часто выражают в мегаэлектронвольтах: \(1\ \text{МэВ}=1{,}602\cdot10^{-13}\ \text{Дж}\). Полная энергия связи ядра относится ко всем его нуклонам, а удельная энергия связи равна отношению \(E_{\text{св}}/A\).
Если при расчёте для ядра получен дефект массы \(\Delta m=1{,}0\cdot10^{-27}\ \text{кг}\), то \(E_{\text{св}}\approx1{,}0\cdot10^{-27}\cdot(3\cdot10^8)^2=9\cdot10^{-11}\ \text{Дж}\). При делении ядра на нуклоны именно такую энергию нужно затратить.
Энергия связи — не энергия одного нуклона и не энергия связи электрона с атомом. Она характеризует взаимодействие всех нуклонов внутри атомного ядра. Большая энергия связи ядра означает большую устойчивость к полному разделению, но для ядерных реакций важна также удельная энергия связи.
Что произойдёт с энергией при полном разделении ядра на свободные нуклоны?
Главное
- Энергия связи нуклонов — энергия полного разделения ядра на свободные протоны и нейтроны.
- Она связана с дефектом массы формулой \(E_{\text{св}}=\Delta m c^2\).
- При образовании ядра энергия связи выделяется, а при разрушении ядра затрачивается.