Kaikki aine koostuu atomeista. Atomissa on aliatomisia hiukkasia, joita kutsutaan neutroneiksi, protoneiksi ja elektroneiksi. Tiedämme, että protonit ja neutronit pidetään yhdessä ytimessä, jota kutsutaan ytimeksi. Näetkö, että se tarvitsee energiaa? Protonit ovat positiivisesti varautuneita ja näiden hiukkasten pitämiseksi samalla varauksella tarvitaan energiaa. Ydin sitova energia on peräisin tästä käsitteestä.

Massavika ja sitova energia

On havaittu, että ytimen komponenttien yksittäisten massojen summa on suurempi kuin atomin ytimen massa. Tämä tarkoittaa, että jonkin verran massaa menetetään sitomisen aikana. Tämä massaero tunnetaan myös nimellä massavika, joka liittyy suoraan sitovaan energiaan kuuluisan Einsteinin yhtälön avulla E = mc², jossa E = ydinsidontaenergia, m = massaero tai massavika ja c = valon nopeus

Kuinka löytää sitova energia

Katsomme nyt, kuinka lasketaan atomin ydinsitomisenergia. Otetaan ¹²C.

Vaihe 1: Laske massavika (m)

Käytä taulukossa annettuja tietoja.

Hiukkanen	Paino (kg)	Massa (u)	Massa (MeV/C.2)
Kello 1.00	1.660540 x 10-27 kg	1000 u	931,5 MeV/c2
neutroni	1,674929 x 10-27 kg	1.008664 u	939,57 MeV/c2
protoni	1,672623 x 10-27 kg	1.007276 u	938,28 MeV/c2
elektroni	9.109390 x 10-31 kg	0,00054858 u	0,511 MeV/c2

¹²C: ssä on 6 protonia ja 6 neutronia ja 6 elektronia.

Massavika = yksittäisten aliatomihiukkasten kokonaismassa-atomin massa

= 6 * 1.008664 u + 6 * 1.007276 u + 6 * 0.00054858 u - 12.000 u

= 0,098931 u

Vaihe 2: Käytä nyt E = mc² yhtälö ydinsidonnan energian laskemiseksi.

Sitova energia = (1.660540 x 10^-27 kg (per au) * 0,098931) * (3 * 10 ⁸ neiti ^-1)²

Tai voisi yksinkertaisesti laskea ydinsitomisenergian suoraan muuntamalla sen MeV: ksi

= 0,098931 u * 931,5 MeV/u

= 92,15 MeV

Muunna energiayksikkö Joule MeV: ksi

Miksi olemme vaivautuneet muuttamaan tavanomaisen energiayksikön Joulen MeV: ksi?

Sitovia energioita ilmaistaan ​​perinteisesti MeV: nä, koska se on erittäin suuri energia, ja eV: ssä ilmaiseminen osoittaa, kuinka varauksella on rooli sitovan energian muodostumisessa.

Muut sopimukset:

a) Ydinsitomisenergian ilmaiseminen energiana moolia kohti

Kun sitova energia on löydetty "per atomi", se yksinkertaisesti kertoo arvon Avagadron numerolla, joka on 6,022 x 10²³ mol^-1.

Jos sitomisenergia ilmaistiin jouleina, saatat haluta muuntaa sen kJ: ksi, koska arvo on korkeampi. Jaa tämä vastaus jakamalla 1000.

b) Sitoutumisen ilmaiseminen MeV: nä nukleonia kohti

Nukleonit ovat hiukkasia, jotka muodostavat ytimen (protonit ja neutronit). Kun sitova energia on löydetty, jaa arvo yksinkertaisesti atomissa olevien nukleonien lukumäärällä. 12 C: n tapauksessa se on jaettava 12: lla.

Miksi tämä on tärkeää?

Ydinsitomisenergia on erittäin tärkeää tietää ydinreaktioissa. Kun ydinreaktiot tapahtuvat, nämä sitovat energiat ovat avaintekijöitä, jotka hallitsevat tai pitävät todennäköisyytensä tapahtumassa.