Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
2.2.ENERGIAWIĄZANIANUKLEONÓWWJĄDRZE
masa4elektronów
masa4protonów
masa5neutronów
4·070005485799=07002194320u
4·17007276470=47029105880u
5·17008664904=57043324520u
25
97074624720u
Najdokładniejwyznaczonamasaatomowaberyluwynosinatomiast9,0121822u.
Zobliczeniawynikazatem,żegdybyudałosięutworzyćz4protonów,5neutronów
oraz4elektronówjedenatomberylu,sumarycznamasatychcząstekmusiałabysię
zmniejszyćo0,0624u.
ZteoriiwzględnościEinsteinawynika,żewprzyrodziemogązachodzićprocesy,
wktórychmasaukładuulegazmianieniewskutekwymianysubstancji(atomów,czą-
steczek)zotoczeniem,leczwskutekwymianyenergii.Wtakimprocesiezmniejszeniu
sięmasyukładuomtowarzyszyoddanieprzezukładenergiiEwilościdanejwzorem
E=mc2
(2.1)
Równanietosłużyrównieżdoobliczeniaenergii,jakiejnależydostarczyć,bynastąpił
określonyprzyrostmasy.Współczynnikiemproporcjonalnościpozwalającymprzeliczyć
masęnaenergięjestkwadratprędkościświatła(c),awięcwartośćbardzoduża,co
powoduje,żenawetniewielkiejzmianiemasyodpowiadaogromnazmianaenergii.Pod-
stawiającwewzorze(2.1)m=07001kg,c=279979·108m·s11≈3·108m·s11,
otrzymujemywyrażonąwdżulachenergię,jakasięwydziela,gdymasazmniejszasię
o1g.Wynosiona9·1013J(2716·1013cal).Jesttoilośćciepła,jakawydzielasię
wtrakciespalaniaok.2700tonwęglakamiennego,awięctakiegozapasuwęgla,który
byłbypotrzebnynaogrzewanieprzeciętnegodomkujednorodzinnegoprzezokresok.
270lat.Fizykajądrowaodnosiswojeobliczenianajczęściejdozmianmasyienergii
następującychwpojedynczymakciereakcjijądrowej,awięcwnaszymprzykładzie
doutworzenia1atomuberylu.Wtakiejskalinajdogodniejposługiwaćsięatomowymi
jednostkamimasyorazelektronowoltami(eV)jakojednostkamienergii.Energiajed-
negoelektronowoltarównajestenergiikinetycznej,jakąuzyskujeelektronprzebywający
wpoluelektrycznymdrogę,wzdłużktórejnastąpiłspadekpotencjałurówny1woltowi:
1eV=1760217733·10119J
Uwzględniającfakt,że1u
=176605402·10127kg,możemyobliczyćenergię
odpowiadającązniknięciumasy1u.Wynosionamianowicie
E=93175MeV/u=17492·10110J/u
(1MeV1megaelektronowoltrównasię106eV.)
Powracającdonaszegopomyślanegoprocesułączeniasięprotonówineutronów
wjądroberylu,musimystwierdzić,żeprocesten,gdybyudałosięgozrealizować,mu-
siałbybyćpołączonyzwydzieleniemenergiiwilościodpowiadającejubytkowimasy
0,0624unajednojądroberylu.Energiatawynosiłaby93175MeV/u·070624u=
58713MeV.Tylesamoenergiinależałobydostarczyć,byjądroberyluponownierozbić
nawolnenukleony.Energiętęnazywamyenergiąwiązaniajądra(ang.nuclearbinding
energy).Bardzoczęstoprzeliczasięjąna1nukleonzawartywdanymjądrze.Wprzy-
padkuberyluenergiawiązaniajednegonukleonuwynosi58713/9=6746MeV.
