1. Назовите силы, действующие между нуклонами в ядре.
В ядре действуют ядерные силы, которые удерживают нуклоны (протоны и нейтроны) вместе, преодолевая их электростатическое отталкивание.
2. Чем отличаются ядерные силы от всех других известных сил?
Ядерные силы очень сильные, но действуют на очень малых расстояниях (порядка 10⁻¹⁵ м), они не зависят от заряда и имеют насыщаемость, то есть каждый нуклон взаимодействует только с ближайшими соседями.
3. Какую энергию называют энергией связи; удельной энергией связи?
Энергия связи – это энергия, необходимая для полного разрыва ядра на отдельные нуклоны. Удельная энергия связи – это энергия связи, делённая на число нуклонов в ядре. Она показывает, насколько устойчиво ядро.
4. Почему энергия связи лёгких ядер сравнительно мала?
В лёгких ядрах число нуклонов меньше, поэтому каждый из них взаимодействует с меньшим количеством соседей, что снижает энергию связи.
5. При каких ядерных процессах выделяется энергия? Почему?
Энергия выделяется при делении тяжёлых ядер (например, урана) и синтезе лёгких ядер (например, водорода в гелий). Это связано с тем, что удельная энергия связи у продуктов реакции больше, чем у исходных ядер.
6. Дайте определение дефекта массы.
Дефект массы – это разница между суммарной массой отдельных нуклонов и массой самого ядра. Он связан с тем, что часть массы превращается в энергию связи по формуле Эйнштейна E = mc².
7. Как можно рассчитать энергию связи ядра?
Энергию связи находят по формуле: Eсв = Δm * c², где Δm – дефект массы, c – скорость света (3 * 10⁸ м/с).
1. Рассчитайте энергию связи ядра дейтерия 2 1Н, если масса ядра дейтерия 3,34456 • 10^-27 кг.
Для расчёта: Масса протона: 1,67262 * 10⁻²⁷ кг Масса нейтрона: 1,67493 * 10⁻²⁷ кг Масса ядра дейтерия: 3,34456 * 10⁻²⁷ кг Считаем дефект массы: Δm = (mпротона + mнейтрона) - mядра Δm = (1,67262 + 1,67493) * 10⁻²⁷ - 3,34456 * 10⁻²⁷ Δm ≈ 0,00299 * 10⁻²⁷ кг
Теперь энергия связи: Eсв = Δm * c² Eсв ≈ (0,00299 * 10⁻²⁷) * (3 * 10⁸)² Eсв ≈ 2,69 * 10⁻¹³ Дж ≈ 2,5 МэВ
2. Чему равна удельная энергия связи ядра атома азота 14 7N?
Энергия связи ядра азота: 104,66 МэВ Число нуклонов: 14 Удельная энергия связи: Eуд = 104,66 МэВ / 14 ≈ 7,48 МэВ/нуклон.