Mendeleev

Kodola saites enerģija

Kodola saites enerģija ir enerģija, kas nepieciešama, lai kodolu pilnībā sadalītu brīvos protonos un neitronos. Tā ir saistīta ar masas defektu: saistīta kodola masa ir mazāka nekā to pašu atsevišķo nuklonu masu summa, un starpība atbilst enerģijai saskaņā ar E = Δmc².

No masas defekta līdz saites enerģijai

Ja kodolā ir Z protonu un N neitronu, masas defektu var rakstīt Δm = Zmₚ + Nmₙ − mkodola. Saites enerģija ir B = Δmc². Pozitīva B rāda enerģiju, kas jāievada, lai kodolu pilnībā sadalītu brīvos nuklonos.

Izmantojot tabulās dotas atomu masas, elektronu masas jāuzskaita konsekventi. Nedrīkst vienā pusē lietot neitrāla atoma masu, bet otrā – kailu protonu masas bez atbilstošas korekcijas.

Kopējās saites enerģijas kalkulators

atsevišķi nukloni saistīts kodolssaistoties izdalās enerģija
Saistīšanās pazemina sistēmas miera enerģiju; pilnīgai sadalīšanai šī enerģija jāievada no jauna.

Saites enerģija uz vienu nuklonu ļauj salīdzināt dažādu izmēru kodolus

Kopējā B parasti pieaug līdz ar A, tāpēc plašiem salīdzinājumiem noderīgāka ir B/A. Tā strauji aug viegliem kodoliem, sasniedz plašu maksimumu dzelzs–niķeļa apgabalā un ļoti smagiem kodoliem lēnām samazinās.

Ja process pārvieto nuklonus uz lielāku B/A, tie nonāk vidēji zemākas enerģijas saistītā stāvoklī. Tas izskaidro kodolsintēzes un ļoti smagu kodolu dalīšanās vispārējo enerģijas izdalīšanās virzienu.

dzelzs–niķeļa apgabalssintēze → augšupdalīšanās → augšupmasas skaitlis A
Enerģija var izdalīties, ja produkti B/A līknē nonāk augstāk.

Kāpēc līknei ir šāda forma

Stiprā kodolmijiedarbība ir īsa darbības rādiusa un aptuveni piesātināma: nuklons visstiprāk mijiedarbojas ar tuvākajiem kaimiņiem, nevis vienādi ar visiem kodola nukloniem. Protonu Kulona atgrūšanās darbojas lielākā attālumā un kļūst arvien svarīgāka, pieaugot Z.

Virsmas efekti, neitronu–protonu attiecība, pārošanās un kodola čaulu struktūra rada smalkākas novirzes. Tādēļ reālā B/A līkne nav perfekti gluda.

Liela B/A pati par sevi negarantē stabilitāti

Nuklīds var būt samērā cieši saistīts un tomēr tam var būt enerģētiski atļauta radioaktīva pāreja uz zemākas enerģijas stāvokli. Stabilitāte ir atkarīga arī no tā, vai šāds stāvoklis ir pieejams un cik liela ir pārejas kvantu varbūtība.

B/A ir vidējais lielums tendenču salīdzināšanai, nevis konkrēta protona vai neitrona atdalīšanas enerģija. Atdalīšanas enerģija ir atkarīga no precīzā sākuma un beigu kodola.

Atrisināti piemēri

1. Kopējā saites enerģija

Risinājums

Ja A = 20 un B/A = 8,0 MeV, tad B = 20 × 8,0 = 160 MeV.

2. Masas defekts

Risinājums

Saites enerģijai 28,3 MeV atbilst Δm ≈ 28,3 / 931,5 = 0,0304 u.

3. Enerģijas virziens

Risinājums

Ja pie viena un tā paša kopējā A produktiem B/A = 8,4 MeV, bet sākuma kodoliem 7,6 MeV, produkti ir ciešāk saistīti un process var izdalīt enerģiju.