Hur man beräknar kärnbindande energi
Share
All materia är gjord av atomer. I en atom existerar subatomära partiklar neutroner, protoner och elektroner. Vi vet att protonerna och neutronerna hålls ihop i en kärna som kallas kärnan. Ser du att det behöver energi? Protoner laddas positivt och håller dessa partiklar vid samma laddning, energi krävs. Kärnbindande energi härstammar från detta koncept.
Massdefekt och bindande energi
Det har observerats att summan av enskilda massor av komponenterna i kärnan är högre än den hos atomens kärna. Det betyder att en del massa går förlorad i bindningsprocessen. Denna massskillnad kallas också massdefekt, som är direkt relaterad till bindningsenergin av den berömda Einstein-ekvationen E = mc2, där E = kärnbindande energi, m = massskillnad eller massfel, och c = ljusets hastighet
Hur man hittar bindande energi
Vi ska nu titta på hur man beräknar atomens bindande energi hos en atom. Låt oss ta 12C.
Steg 1: Beräkna massdefekten (m)
Använd informationen i tabellen.
| Partikel | Massa (kg) | Mässa (u) | Mass (MeV / C2) |
| 1 a.m.u | 1.660540 x 10-27 kg | 1.000 u | 931,5 MeV / c2 |
| neutron | 1,674929 x 10-27 kg | 1.008664 u | 939,57 MeV / c2 |
| proton | 1,672623 x 10-27 kg | 1.007276 u | 938,28 MeV / c2 |
| elektron | 9,109390 x 10-31 kg | 0.00054858 u | 0,511 MeV / c2 |
12C har 6 protoner och 6 neutroner och 6 elektroner.
Massfel = Total massa av enskilda subatomära partiklar - Atommassa
= 6 * 1.008664 u + 6 * 1.007276 u + 6 * 0.00054858 u - 12.000 u
= 0,098931 u
Steg 2: Använd nu E = mc2 ekvation för att beräkna kärnbindande energi.
Bindande energi = (1,660540 x 10-27 kg (per a.m.u) * 0,098931) * (3 * 10 8 Fröken -1)2
Eller kunde helt enkelt beräkna kärnbindande energi direkt genom att konvertera den till MeV genom,
= 0,098931 u * 931,5 MeV / u
= 92,15 MeV
Konvertera energienheten Joule till MeV
Varför har vi stört oss att konvertera den vanliga energienheten Joule till MeV?
Bindande energier uttrycks konventionellt som MeV eftersom det är en mycket stor energi, och uttryck i eV visar hur laddning spelar en roll i bindningsenerginbildning.
Andra konventioner:
a) Uttryckande kärnbindande energi som energi per mol
När bindningsenergin hittas "per atom" multiplicerar du bara värdet med Avagadros nummer som är 6,022 x 1023 mol-1.
Om bindningsenergin uttrycktes i Joules kanske du vill konvertera den till kJ eftersom värdet är högre. För att göra så dela svaret med 1000.
b) Uttryckande bindning som MeV per nukleon
Nukleoner är de partiklar som utgör kärnan (protoner och neutroner). När bindningsenergin hittats enkelt dela värdet med antalet nukleoner som är närvarande i atomen. I 12 C fall ska det delas med 12.
Varför är detta viktigt?
Kärnbindande energi är extremt viktigt att känna till vid kärnreaktioner. När kärnreaktioner äger rum är dessa bindande energier de viktigaste faktorerna som styr eller håller sannolikheten för att de uppstår.
