Википедија

Енергија на сврзување: Разлика помеѓу преработките

Интерактивен преглед на историјата
[проверена преработка][проверена преработка]
← Постаро уредувањеПоново уредување →
Избришана содржина Додадена содржина
НагледноВикитекст
сНема опис на уредувањето
Енергија на сврзување по нуклеон = специфична енергија на сврзување
Ред 1:
{{Нуклеарна физика}}
'''НуклеарнаЕнергија енергијана сврзување на сврзувањеатомското јадро''' или '''нуклеарна енергија на сврзување на атомското јадро''' е енергијата која е потребна за „расцепување“ на [[атомско јадро|атомското јадро]] на неговите составни делови – [[нуклеон]]и ([[протон]]и и [[неутрон]]и). Нуклеарната енергија на сврзување е обично позитивен број.
[[Маса]]та на јадрото е секогаш помала од збирот на масите на мирување на слободните нуклеони. Оваа разлика е мерка за нуклеарната енергија на сврзување, која е резлутат на силите кои го одржуваат јадрото во целина. При расцепувањето на јадрото, дел од неговата маса (т.е. некои нуклеони) се претвора(ат) во огромни количини енергија (според [[Еднаквост на масата и енергијата|Ајнштајновата релација]] E=mc<sup>2</sup>, па масата се отстранува од вкупната првобитна маса на честиците и недостасува на крајот од процесот. Недостатокот од маса се нарекува [[#дефект на масата на атомското јадро|дефект на масата]] на атомското јадро, а е претставен преку ослободената енергија при формирањето на јадрото.
 
Ред 18:
 
==Вовед==
[[Image:Binding energy curve - common isotopes.svg|thumb|right|300 px|ЕнергијаСпецифична енергија на сврзување по нуклеон на чести [[изотоп]]и.]]
Нуклеарната енергија на сврзување се објаснува преку основните принципи на нуклеарната физика.
 
Ред 123:
Од [[изотоп]]ите на лесните јадра, како оние на јаглерод, кислород и азот, најстабилни се оние со комбинација на протони и неутрони чиј број е еднаков (тоа е случај за сите елементи до калциум, реден број 20). Во потешките јадра протоните имаат поголема енергија која ја нарушува стабилноста бидејќи протоните збиени во мал простор посилно се одбиваат. Истовремено се одвива и зголемување на силната нуклеарна сила, но со многу побавно темпо.<ref name=BindEnergy/>
 
Енергијата на сврзување на јадрото е разликата од силата на јадрено привлекување и електромагнетната сила. Таа бавно расте со растење масата на јадрото по хелиумот сé до железото каде го достигнува својот врв. Вкупната енергија на сврзување продолжува да се зголемува заедно со бројот на нуклеони, но и разорната енергија на електричните сили исто така. По железото започува да преовладува одбивната електрична сила. [[Железо-56]] (<sup>56</sup>Fe) е најефикасно сврзаното јадро<ref name=BindEnergy/>, што значи дека има најмала маса по нуклеон. Од друга страна, [[никел-62]] е најцврсто сврзано јадро во однос на енергија на сврзување по нуклеон (''специфичната енергија на сврзување'').
 
За намалување на разорната енергија, слабото заемодејство овозможува бројот на неутрони да го надмине оној на протоните (главниот изотоп на железо, на ример, има 26 протони, а 30 неутрони). Ако соодносот е предалеку од стабилниот, може да дојде до спонтано претворање протон-неутрон, неутрон-протон.
Ред 131:
Кај најтешките јадра, почнувајќи од телириум (52) со 106+ нуклеони, електричните сили можат да бидат толку дестабилизирачки што емитуваат цели парчиња од јадрото, во вид на [[алфа-честичка|алфа-честички]] (брзи хелиумови јадра). Алфа-честичките се одликуваат со огромна стабилност.
 
Кривата на енергијата на сврзување е график кој е функција на енергијатаспецифичната енергија на сврзување по нуклеон од атомската маса. Темето на кривата е во железо и никел, по што таа опаѓа, а има и мало изолирано, доста стабилно теме кај хелиум. Најтешките јадра во природата, ураниумовите <sup>238</sup>U, иако се нестабилни, имаат животен век од 4,5 милијарди години (речиси колку староста на Земјата), па сé уште ги има во изобилство. Можеби се создале при супернова<ref name=„Претворање на оловото во злато“>[http://chemistry.about.com/cs/generalchemistry/a/aa050601a.htm Претворање на оловото во злато]</ref> која се случила пред создавањето на сончевиот систем. И најчестиот изотоп на ториум, <sup>232</sup>Th, е подложен на емисија на α-честички, а неговиот полуживот (време за кое половина од атомите се распаѓаат) е неколкупати подолго. Кај секој од овие елементи радиоактивното распаѓање создава нестабилни изотопи-ќерки, а со тоа синџир од реакции на распаѓање кои завршуваат со формирање стабилен изотоп на олово.<ref name=BindEnergy>{{Cite web
| last = Стрн
| first =д-р. Дејвид П.
Ред 170:
 
[[Нуклеарна хемија|Нуклеарната хемија]] може да се искористи како вид [[алхемија]], за претворање [[олово]] во [[злато]] (или било кој атом во некој друг).<ref name=„Претворање на оловото во злато“>[http://chemistry.about.com/cs/generalchemistry/a/aa050601a.htm „Претворање на оловото во злато“]</ref>> Производството на [[радионуклид]]и (радиоизотопи) честопати подразбира озрачување друг [[изотоп]] ([[нуклид]]) со [[алфа-честичка|алфа-честички]], [[бета-честичка|бета-честички]] или [[гама зрачење]].
Највисока специфична енергија на сврзување по нуклеон од сите изотопи има [[никел-62]]. При претворање на атом со пониска во два атоми со повисока енергија на сврзување се оддава енергија. Истото се случува и при фузирање на две нискоенергетски јадра во едно со висока енергија на сврзување. Такви се примерите на фузија на [[водород]] и фисија на ураниум. Секој изотоп има различна стабилност - [[ураниум-235]] е понестабилен од почестиот [[ураниум-238]].
 
Нуклеарна енергија се ослободува преку три „егзоенергетски“ ([[егзотермна реакција|егзотермни]]) процеси.
Ред 192:
Кај елементите потешки од ксенонот, со зголемување на редниот број опаѓа енергијата на сврзување на јадрото, како резултат на надвладувањето на одбивните електромагнетни сили.
 
На врвот на енергијатаспецифичните енергии на сврзување по нуклеон, најцврсто сврзано јадро имае [[никел-62]], со најцврсто сврзано јадро, а потоа следат [[железо-58]] и [[железо-56]].<ref>{{cite journal | last = Фивел | first = M. П. | title=Атомските нуклиди со највисока енергија на сврзување | journal=American Journal of Physics | year=1995 | volume=63 | issue=7 | pages=653–658 | bibcode=1995AmJPh..63..653F | doi=10.1119/1.17828 }}</ref> Затоа железото и никелот се многу често компоненти (метали) во јадрата на планетите – многу чести крајни продукти при [[супернова]] и [[силициумово горење]] на ѕвезди. Кое јадро ќе се призведе не зависи од енергијата на сврзување, зашто во ѕвездите неутроните можат да преминуваат во протони и притоа да испуштаат многу повеќе енергија. Се тврди дека [[фотодезинтеграција]]та на <sup>62</sup>Ni во <sup>56</sup>Fe е можна во јадро на ѕвезда со екстремно висока температура поради претворањето на неутроните во протони.<ref>М.П. Фивел, 1995</ref> Според тоа, при притисокот и температурата во јадрата на големите ѕвезди се ослободува енергија преку претворање на материјата во јадра на <sup>56</sup>Fe (јонизирани атоми). Иако овој енергетски максимум би требало да важи и за, на пример, ''T'' = 298 K и ''P'' = 1 атм, за неутрална кондензирана материја од атоми на <sup>56</sup>Fe, сепак при вакви услови јадрата се спречени да фузираат во најстабилна материја со најниска можна енергија.
 
Се верува дека во вселената железо-56 е позастапено од изотопите на никел од механички причини. Во супернова се формира нестабилниот [[никел-56]], но нема време во истата да се распадне до железо пред ослободувањето во меѓуѕвездениот простор. Неколку недели по експлозијата се распаѓа до [[кобалт-56]] – радиоизотоп кој се распаѓа до железо-56 со полуживот од околу 77.3 дена. Овој процес е забележан при [[супернова тип II]], како SN 1987A. Високостабилниот никел-62 не е застапен во поголеми количини поради тоа што нема добар начин за негово создавање во ѕвездите со процеси на алфа-адиција.
Ред 204:
{{main|Полуемпириска формула за масата}}
[[File:Betheweizsaecker.jpg|left|thumb|400px|Графички приказ на полуемпириската формула за енергијата на сврзување на атомското јадро. Нуклеарната енергија на сврзување по нуклеон во MeV е претставена за различни [[нуклид]]и како функција на ''Z'', [[атомски број|атомскиот број]] (y-оска) од ''N'', бројот на [[неутрон]]и (x-оска). Најголеми вредности има за ''Z'' = 26 (железо).]]
За јадро со ''A'' нуклеони, односно ''Z'' протони и ''N'' неутрони, [[полуемпириска формула за масата|полуемпириската формула]] за јадренатаспецифичната јадрена енергија на сврзување (ЕС) по нуклеон) е:
:<math>\frac{\text{BE}}{A \cdot \text{MeV}} = a - \frac{b}{A^{1/3}} - \frac{c Z^2}{A^{4/3}} - \frac{d \left(N - Z\right)^2}{A^2} \pm \frac{e}{A^{7/4}}</math>
 
Ред 220:
 
{| class="wikitable"
|+ НајсилниНајголеми нуклеарниспецифични енергии на сврзување по(енергија нуклеонна сврзување / ''А'')
|-
! нуклид || ''Z'' || ''N'' || масен дефицит || вкупна маса || вкупна маса / ''А'' || вкупна енергија на сврзување / ''А'' || дефект на масата || енергија на сврзување || енергија на сврзување / ''А''
Преземено од „https://mk.wikipedia.org/wiki/Енергија_на_сврзување“