Какую энергию следует затратить, чтобы разделить ядро атома лития 7/3 Li на составляющие его протоны и нейтроны? Mасса ядра Мz= 11, 6475 * 10^-27


Чтобы разделить ядро, необходимо затратить энергию, превышающую энергию сил ядерного взаимодействия, то есть тех сил, которые удерживают в ядре одноименно заряженные протоны (и вместе с ними еще и нейтроны), хотя под воздействием сил электрического взаимодействия одноименные заряды отталкиваются и ядро должно было бы разлететься. 

Называют эту энергию энергией связи ядра. 



Энергия связи ядра равна дефекту массы ядра. На пальцах это так: сумма масс всех частиц, составляющих ядро,  больше массы ядра на величину энергии связи ядра.  То есть возникает такой парадокс, когда 2+2=3 а не 4.  (числа здесь для примера).  Потерявшаяся единичка - это и есть дефект массы. Потерявшаяся часть из массы перешла в энергию связи ядра.  


Таким образом, чтобы получить ответ на задачу, найдем для начала дефект массы ядра. 

Дефект массы найдем если из суммарной массы всех частиц, входящих в ядро, вычтем массу ядра. 

Итак, по условию  имеем ядро лития, содержащее 3 протона, а всего 7 нуклонов, значит нейтронов будет 7-3=4.

Масса n протонов  $M_p=nM_{0p}$    

где $n,\;M_{op}$ - количество протонов и масса одного протона (гуглим ее)

Масса m нейтронов  $M_n=mM_{0n}$  

где  $m,\;M_{0n}$ - соответственно количество нейтронов в ядре и масса одного нейтрона (гуглим)

Тогда общая масса ядра должна бы составлять 

$M=M_p+M_n=nM_{0p}+mM_{0n}$   

А фактическая же масса ядра лития Mz  у нас есть в условии.  Найдем же разницу и мы найдем дефект массы.

$\Delta m=M_p+M_n=nM_{0p}+mM_{0n}-M_z$

$\Delta m=3*1,673*10^{-27}+4*1,675*10^{-27}-11,6475*10^{-27}=0,0715*10^{-27}$ кг

Теперь надо от массы перейти к энергии т.е. от килограммов перейти бы к Джоулям .  И поможет нам в этом уравнение Эйнштейна

$E=mc^2$   

Стало быть, если мы умножим полученный дефект массы на квадрат скорости света, то и получим искомую энергию.

$E=0,0715*10^{-27}*(3*10^8)^2=6,435*10^{-12}$ Дж



Комментарии