Wie berechnet man die nukleare Bindungsenergie?
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Alle Materie besteht aus Atomen. In einem Atom gibt es subatomare Teilchen, Neutronen, Protonen und Elektronen. Wir wissen, dass die Protonen und Neutronen in einem Kern namens Kern zusammengehalten werden. Sehen Sie, dass es Energie braucht? Protonen sind positiv geladen, und um diese Teilchen mit der gleichen Ladung zu halten, ist Energie erforderlich. Nukleare Bindungsenergie stammt von diesem Konzept.
Massendefekt und Bindungsenergie
Es wurde beobachtet, dass die Summe der Einzelmassen der Kernbestandteile höher ist als die des Atomkerns. Dies bedeutet, dass beim Binden etwas Masse verloren geht. Diese Massendifferenz wird auch als bekannt Massendefekt, was direkt mit der Bindungsenergie durch die berühmte Einstein-Gleichung zusammenhängt E = mc2, wobei E = nukleare Bindungsenergie, m = Massendifferenz oder Massendefekt und c = Lichtgeschwindigkeit
So finden Sie Bindungsenergie
Wir werden nun betrachten, wie man die nukleare Bindungsenergie eines Atoms berechnet. Lass uns nehmen 12C.
Schritt 1: Berechne den Massendefekt (m)
Verwenden Sie die Informationen in der Tabelle.
| Partikel | Masse (kg) | Masse (u) | Masse (MeV / C2) |
| 1 Uhr morgens | 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 hat 6 Protonen und 6 Neutronen und 6 Elektronen.
Massendefekt = Gesamtmasse der einzelnen subatomaren Teilchen - Masse des Atoms
= 6 * 1,008664 u + 6 * 1,007276 u + 6 * 0,00054858 u - 12,000 u
= 0,098931 u
Schritt 2: Wenden Sie nun das E = mc an2 Gleichung zur Berechnung der nuklearen Bindungsenergie.
Bindungsenergie = (1,660540 x 10)-27 kg (pro m.u) * 0,098931) * (3 * 10) 8 Frau -1)2
Oder Sie könnten einfach die nukleare Bindungsenergie direkt berechnen, indem Sie sie in MeV umwandeln,
= 0,098931 u * 931,5 MeV / u
= 92,15 MeV
Energieeinheit Joule in MeV umrechnen
Warum haben wir uns die Mühe gemacht, die gewöhnliche Energieeinheit Joule in MeV umzuwandeln??
Bindungsenergien werden herkömmlicherweise als MeV ausgedrückt, da es sich um eine sehr große Energie handelt. In eV wird gezeigt, wie Ladung bei der Bindungsenergiebildung eine Rolle spielt.
Andere Konventionen:
a) Ausdrücken der nuklearen Bindungsenergie als Energie pro Mol
Sobald die Bindungsenergie „pro Atom“ gefunden wurde, multipliziert man einfach den Wert mit der Avagadro-Zahl von 6,022 x 1023 mol-1.
Wenn die Bindungsenergie in Joules ausgedrückt wurde, sollten Sie sie in kJ umwandeln, da der Wert höher ist. Teilen Sie dazu die Antwort durch 1000.
b) Ausdrücken der Bindung als MeV pro Nukleon
Nukleonen sind die Teilchen, aus denen der Kern besteht (Protonen und Neutronen). Sobald die Bindungsenergie gefunden wurde, teilen Sie den Wert einfach durch die Anzahl der im Atom vorhandenen Nukleonen. In 12 C Fall sollte es durch 12 geteilt werden.
Warum ist das wichtig?
Die nukleare Bindungsenergie ist für Kernreaktionen extrem wichtig. Wenn Kernreaktionen stattfinden, sind diese Bindungsenergien die Schlüsselfaktoren, die deren Eintrittswahrscheinlichkeit steuern oder halten.
