Atómové jadrá sú sústavy častí – nukleónov
(protóny a neutróny)
A
Z
235
92
X
Z = 92
A = 235
N = 143
Z ≥1
N ≥0
A=Z +N ≥1
VÄZBOVÁ ENERGIA JADRA
alebo
Čo sa skrýva v atómovom jadre
U
X - všeobecná značka prvku
jadro vodíka H=1protón
Z - protónové číslo (atómové)
A - nukleónové číslo (hmotnostné)
N - neutrónové číslo
PaedDr. Jozef Beňuška
[email protected]
Chemický prvok, izotop
Hmotnosť atómu prvku m(X)
Jadrá s rovnakým protónovým číslom patria atómom
toho istého prvku.
Chemický prvok ZX je látka, ktorej atómy majú
rovnaký počet protónov Z v jadrách.
Nuklid AZX je látka, ktorej atómy majú
jadrá s rovnakým zložením (s rovnakým počtom
protónov a neutrónov).
Izotopy prvku X sú nuklidy líšia sa iba nukleónovým
číslom A, teda majú rozličný počet neutrónov v jadrách,
napr. vodík, deutérium a trícium – izotopy vodíka
ma = Ar mu
Ar (relatívna atómová hmotnosť) udáva, koľkokrát je
pokojová hmotnosť atómu väčšia, ako je atómová
hmotnostná konštanta.
mu = 1,66057.10-27 kg ... hmotnosť 1 nukleónu
ma = Ar (X )mu ≈ Amu = m j
Relatívne atómové hmotnosti iónov sa určujú hmotnostným spektrometrom.
Hmotnostný úbytok - Bj
Hmotnosť jadra
4
2
He
m j 〉 mj
,
m j (He ) = Ar (He ).mu
m j = Zmp + Nmn
,
,
Bj = m j - mj
m j (He ) = 6,6448.10 −27 kg
m j = 6,6952.10−27 kg
,
m j 〉 mj
,
,
mj - súčet hmotností nukleónov v jadre – teoretická m
mj - skutočná, experimentálne určená hmotnosť jadra
mj
,
mj
Bj=Zmp+Nmn- mj
Hmotnosť jadra je vždy menšia, ako je súčet hmotnosti
Z protónov a N neutrónov.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Hmotnostný úbytok - Bj
Jadrové (väzbové) sily - viažu v jadre nukleóny.
B j = Zmp + Nmn − m j
Podľa Einsteinovho vzťahu:
E=mc2 ...celková E telesa s hmotnosťou m
∆E= ∆mc2 každej zmene vnútornej energie ∆E
zodpovedá zmena ∆m pokojovej hmotnosti sústavy.
E j = B jc 2
Ej - väzbová energia – tzv. jadrová energia ...uvoľnená
na úkor hmotnosti
Vlastnosti jadrových síl:
- sú príťažlivé sily,
- nezávisia od elektrického náboja nukleónu,
- ich pôsobenie veľmi rýchlo klesá so zväčšovaním
vzdialenosti medzi nukleónmi (dosah 10-15 m).
Pozn.: medzi časticami jadra pôsobia väzbové-jadrové sily
Uvoľnená energia Ej
Dodaná energia Ej
Ej je energia, ktorá sa uvoľní pri syntéze (vytvorení) jadra z
jednotlivých nukleónov (= práci väzbových síl)
Ej je energia, ktorú musíme jadru dodať, ak ho chceme
rozložiť na voľné nukleóny (= práci vonkajších síl
potrebnej na rozrušenie väzieb)
Väzbová energia
Priemerná väzbová energia v jadrách s rôznym A
εj
E j = B jc
2
Čím je väčší hmotnostný úbytok Bj, tým je jadro ľahšie
a tým väčšia je väzbová energia Ej a nukleóny sú
silnejšie v jadre viazané.
MeV
10
56
26
9
Fe
235
92
8
U
4
2
7
6
7
3
5
He
Li
4
3
Priemerná väzbová energia
εj =
Ej
A
- je väzbová energia pripadajúca na jeden nukleón.
2
2
1
1
H
0
50
100
150
200
250
A
Najväčšiu εj majú jadrá s počtom nukleónov 50 - 150.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Energia sa uvoľňuje...
Jadrové procesy, pri ktorých sa uvoľňuje energia:
1. syntéza ľahkých jadier na ťažšie (A<<56)
(procesy prebiehajúce vo vnútri hviezd),
εj
MeV
10
56
26
9
Fe
235
92
8
∆ε j
He
7
3 Li
6
∆ε j
U
4
2
7
5
2. štiepenie veľmi ťažkých jadier (A>200) na ľahšie
(v reaktoroch jadrových elektrární).
4
3
2
2
1
1
0
H
50
100
150
200
250
A
Ak sa jadrá s menšou väzbovou energiou menia na jadrá
s väčšou väzbovou energiou, uvoľňuje sa rozdiel energií.
Test
Pri syntéze jadra z jednotlivých nukleónov sa:
a) energia stráca,
b) energia nespotrebuje ani neuvoľňuje,
c) energia uvoľňuje,
d) energia spotrebuje.
Test
Pri rozdelení jadra na jednotlivé nukleóny sa:
a) energia stráca,
b) energia nespotrebuje ani neuvoľňuje,
c) energia uvoľňuje,
d) energia spotrebuje.
1
2
Test
Test
Priemerná väzbová energia je väzbová energia:
a) stredne ťažkých jadier,
b) pripadajúca na jeden nukleón,
c) ľahkých jadier,
d) ťažkých jadier.
Pre priemernú väzbovú energiu jadra platí veličinová
rovnica:
a) ε j =
Bj
c) ε j =
Ej
3
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Z
A
b) ε j =
Ej
d) ε j =
Bj
Z
A
4
Test
Energia sa uvoľňuje ak:
a) sa jadrá s väčšou väzbovou energiou menia
na jadrá s menšou väzbovou energiou,
b) sa jadrá s menšou väzbovou energiou menia
na jadrá s väčšou väzbovou energiou,
c) sa jadrá menia na jadrá s rovnakou väzbovou
energiou,
d) sa jadrá menia na jadrá s menšou väzbovou
energiou.
5
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Download

02-Vazbova energia