Krátkou poznámku o výpočtu závazné energie jsme uvedli v předchozím příspěvku. Tento příspěvek se dozví o křivce vazebné energie a jejích charakteristikách.
Graf může představovat vazebnou energii, kterou má jakýkoli částicový systém. Křivka vazebné energie znázorňuje různé fyzikální znaky vazebné energie, jako je stabilita jádra proti rozpadu. V níže uvedené části je dobře vysvětlen graf křivky vazebné energie, její povaha a její význam.
Křivka jaderné vazebné energie
Křivka jaderné vazebné energie je graf vazebné energie na nukleon vs. počet nukleonů přítomných uvnitř jádra. Tento graf pomáhá popsat, které jádro má nejvyšší vazebnou energii a jeho stabilitu.
Vazebná energie jednoho prvku se liší od druhého a tím i jejich chování, takže jaderná vazebná energie vysvětluje, jak se od sebe liší. V periodické tabulce můžeme pozorovat nárůst vazebné energie na nukleon z vodíku na sodík, protože atomová hmotnost těchto prvků roste lineárně. Toto zvýšení je způsobeno všemi silami působícími na jádro a navíc je každý nukleon přitahován k ostatním nukleonům, a proto tvoří pevnou vazbu uvnitř jádra. Vynaložení vazebné energie se tak rychle zvyšuje.
Vazebná energie vodíku je nulová, protože vodík se skládá pouze z jednoho protonu v jádře; pro proton tedy nebude nabízeno žádné elektrostatické odpuzování.
Tvar křivky jaderné vazebné energie předpovídá dva zásadní důsledky, jako je kupř
- Stabilita atomových jader – vrchol křivky ukazuje, že jádro má maximální hodnotu vazebné energie.
- Možnost přeměny značného množství hmoty na energii.
Co je křivka vazebné energie?
Předpokládejme, že nakreslíte graf vazebné energie různých částicových systémů proti atomové hmotnosti příslušného částicového systému. V takovém případě získáte křivku nazývanou křivka vazebné energie.
Křivka vazebné energie je dalším způsobem, jak ukázat, jaké množství energie se uvolní během reakce, protože některé elektrony nebo nukleony musí být ze systému rozebrány, když dojde k reakci.
Křivka vazebné energie obvykle představuje stabilitu jádra. Pomáhá také popsat výskyt štěpných a fúzních procesů.
Význam křivky vazebné energie
Protože víme, že vazebná energie vysvětluje proces štěpení a fúze, grafické znázornění vazebné energie může také ilustrovat proces štěpení a fúze. Spolu s nimi křivka vazebné energie také vysvětluje některé pokročilé koncepty uvedené níže.
- Štěpná reakce – vazebná energie odpovídá za stabilitu těžších jader, která jsou o něco méně stabilní. Tento koncept vede k rozštěpení těžšího jádra na jeho složky, takže může být uvolněna energie; tento proces se nazývá štěpná reakce. Tato technika se používá v jaderných generátorech.
- Fúzní reakce – z křivky vazebné energie můžeme zjistit, že některé lehčí prvky, jako je vodík a helium, jsou také o něco méně stabilní. Takže můžeme dosáhnout požadovaného množství uvolněné energie spojením lehčích jader. Tento proces slučování lehčích jader uvolněním určitého množství energie se nazývá fúzní reakce.
- Koncept štěpné a fúzní reakce řízený křivkou vazebné energie zakládá předpoklad týkající se produkce hvězdné energie.
- Hvězdy se skládají z lehčích prvků, takže je zřejmé, že hvězdy nemohou vyvolat štěpnou reakci. Jediné možné je fúze, takže vědci dospěli k závěru, že hvězdy vznikají v důsledku fúzních reakcí. Termonukleární fúze je reakce, která je hlavním zdrojem hvězdné energie.
- Křivka vazebné energie také ilustruje množství železa a niklu v jádru Země, protože železo a nikl jsou nejstabilnějšími prvky a jsou nejpevněji spojeny se svým jádrem, což dává základní představu o množství železa a niklu uvnitř Země. jádro.
- Křivka gama rozpadu – vazebná energie pomáhá ilustrovat proces rozpadu gama. Gama paprsky jsou vyzařovány během gama rozpadu; k tomu dochází i po dalším rozpadu, jako je rozpad alfa a beta. Gama paprsky jsou produkovány, když k rozpadu dochází v nižším energetickém stavu neseném dceřinými jádry produkovanými během rozpadu alfa a beta.
- Vazebná energie má význam v konečném produktu supernov a v konečné fázi hvězd spalujících křemík. Neutron uvnitř hvězd se může volně přeměnit na proton a může uvolnit více energie.
Vysvětlete křivku vazebné energie
Křivku vazebné energie lze dobře vysvětlit vynesením grafu průměrné vazebné energie na nukleon vs. Hmotnostní číslo jádra. Podívejte se na níže uvedený graf.
- Z výše uvedeného grafu můžeme pozorovat od vodíku po sodík a vazebná energie prudce roste s atomovou hmotností. Můžeme pozorovat pomalý nárůst křivky po A>20.
- Můžeme pozorovat opakování píků pro jádra s hmotnostním číslem násobkem čtyř. Je to proto, že všechna tato jádra mají stejný počet protonů a neutronů.
- Od A=40 do A=120 se křivka téměř zplošťuje a nad 120 křivka pomalu klesá s nárůstem hmotnostního čísla.
- Vazebná energie na nukleon se stává téměř konstantní a částečně nezávislou na hmotnostním čísle mezi 30
- Vazebná energie na nukleon dosáhla svého maximálního vrcholu při A=56, jehož odpovídající jádro je železo-56; je považován za nejstabilnější prvek ve vesmíru.
- Mezi hmotou číslo 40
- Pro vyšší hmotnostní číslo A>120 křivka pomalu klesá a průměrná vazebná energie na nukleon je nad 7.6 MeV a je považována za nestabilní jádra a radioaktivní prvky.
- Křivka vazebné energie na nukleon pro těžší i lehčí jádra zesilují štěpení a fúzní proces za vzniku stabilní reakce.
Často kladené otázky
Proč se křivka vazebné energie snižuje s rostoucím hmotnostním číslem v těžších jádrech?
S rostoucím hmotnostním číslem se zvyšuje počet protonů a neutronů uvnitř jádra, což způsobuje destabilizaci způsobující pokles křivky vazebné energie.
Když se počet protonů zvyšuje, odpudivá síla mezi kladnými náboji roste rychleji než silná přitažlivá síla působící mezi nukleony, rozsah této odpudivé síly je mnohem větší než přitažlivá síla; proto jsou protony odpuzovány jádrem. Zatímco při zvýšení neutronového čísla dochází k narušení symetrie jádra.
Na kterém faktoru závisí vazebná energie?
Vazebná energie do značné míry závisí na síle jaderné síly působící na jádro.
Celková jaderná síla v jádře popisuje množství vazebná energie potřebné pro jádro. Například případ těžkého jádra, jako je uran, který se skládá z mnoha částic, má větší množství vazebné energie k oddělení jeho jádra na jeho základní nukleony.
Jak vazebná energie ovlivňuje stabilitu?
Vazebná energie způsobí, že část hmoty zmizí, což narazí na efekt stability jádra.
Aby bylo možné oddělit nukleony od jejich jádra, musí být vyžadována průměrná energie kvůli rozdílu v jaderné síle pro různá jádra. Vysoká energie je nezbytná pro vytažení nukleonů, pokud je vazebná energie na nukleon více než zřejmá. Vzhledem k tomu, že do akce vstoupila vysoká energie, která významně přitáhla nukleon, stabilita bude vysoká.
Jaké jsou důležité vlastnosti křivky vazebné energie?
Existují tři významné rysy, které popisují celé působení křivky vazebné energie; oni jsou
- Vazebná energie prvku o hmotnostním čísle do A=30 se zvyšuje vypětím sil jaderná síla v jádře.
- Vazebná energie mezi hmotností číslo 30
- Nad A=120 se vazba snižuje.
Také čtení:
- Jak najít energii v technologii 3D tisku
- Jak využít gravitační energii v hodinových mechanismech
- Geotermální energie
- Jak zlepšit využití zvukové energie ve sluchátkách s potlačením hluku
- Jak odhadnout energii v elektromotoru
- Jak zachovat mechanickou úsporu energie ve složitém stroji
- Jak využít potenciální energii v systémech skladování energie
- Jak odhadnout energii v atomových hodinách
- Příklad potenciální energie na tepelnou energii
- Jak vypočítat magnetickou energii v induktorech
Jsem Keerthi K Murthy, absolvoval jsem postgraduální studium fyziky se specializací v oblasti fyziky pevných látek. Fyziku jsem vždy považoval za základní předmět, který souvisí s naším každodenním životem. Jako student přírodních věd mě baví objevovat nové věci ve fyzice. Jako spisovatel je mým cílem oslovit čtenáře zjednodušeným způsobem prostřednictvím mých článků.
Ahoj kolego čtenáři,
Jsme malý tým v Techiescience, tvrdě pracujeme mezi velkými hráči. Pokud se vám líbí, co vidíte, sdílejte náš obsah na sociálních sítích. Vaše podpora znamená velký rozdíl. Děkuji!