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核结合能

核结合能(英語:Nuclear binding energy),又稱為原子能核能,是由组成原子核的粒子之间发生的反应释放出的能量。原子能比化学反应中释放的热能要大将近5千万倍:铀核裂变的这种原子能释放形式约为200,000,000电子伏特,而碳的燃烧这种化学反应能量仅放出4.1电子伏特[1]

核裂變發電機組

1905年,阿尔伯特·爱因斯坦提出狭义相对论,之后作为推论,又提出质能方程E=mc²,(其中E=能量,m=质量,c=光速常量)。自此核能得到科学的解释和开发利用。

实验测量

原子核由中子和质子构成。每个中子和质子都有自己的质量。但由于强相互作用与库伦相互作用的存在,一个原子核的质量不完全等于每个中子和质子的质量和。

比如氦原子的质量M( )=4.002603原子质量单位(u),氢原子的质量M( )=1.007825u,中子的质量M(n)=1.008665u

氦核( )的质量与组成它的2质子(即2个氢原子)与2个中子质量和不同:

2×M( )+2×M(n)=2×1.007825u+2×1.008665u=4.032980u

M( )= 4.002603u

其差值为:

△M=4.032980u-4.002603u=0.030377u

当二个中子和二个质子组成一个氦核时,要损失△M=0.030377u的质量。通过爱因斯坦的质能方程,可以算出由两个中子和两个质子形成一个氦核所释放的能量:ΔE=ΔM    =28.30兆电子伏特。

原理

核结合能主要由强相互作用引起。其中包括体积能、表面能、库伦排斥能、对称能和对能等组成。[2]

液滴模型

由于原子核的结构与水滴的结构十分相近,可将原子核近似看做密度十分巨大的液滴来处理,这就是原子核的液滴模型[2]

结合能与比结合能

很显然,组成原子的核子越多,它的结合能就越高。因此,我们不妨将原子核的结合能与核子数之比定义为一个新的物理量——比结合能(又称平均结合能)。比结合能越大,原子核中的核子结合得越牢固,原子核越稳定。精密的物理检测表明对于质量数偏低的原子,核子比结合能随着质量数的增大而增大,而在镁和之间达到最大,之后便随着质量数的增大而减小。因此可以得出,当重原子裂变成两个或多个原子时,生成原子的结合能总和会大于原来重原子所具有的结合能,此间的差值便会以热能的形式释放出来,这便是核裂变反应。反之,当几个轻原子结合,合成原子的结合能大于原本所有原子结合能之和,这便是核聚变反应放出能量的来源。

应用

核能因为其巨大的能量具有强大的应用潜力但同时如果应用不当,落入反和平人士手中,其高强度能量却有可能变成全人类的灾难。核能一直备受抵制却不可替代。 核能的应用主要集中在以下幾種形式:

文献

  1. ^ [1][永久失效連結]
  2. ^ 2.0 2.1 《粒子物理与核物理讲座》 曾谨言

参见

核结合能, 此條目需要精通或熟悉核技术的编者参与及协助编辑, 2010年11月28日, 請邀請適合的人士改善本条目, 更多的細節與詳情請參见討論頁, 另見其他需要核技术專家關注的頁面, 此條目需要擴充, 2010年11月28日, 请協助改善这篇條目, 更進一步的信息可能會在討論頁或扩充请求中找到, 请在擴充條目後將此模板移除, 英語, nuclear, binding, energy, 又稱為原子能或核能, 是由组成原子核的粒子之间发生的反应释放出的能量, 原子能比化学反应中释放的热能要大将近5千万倍, 铀核裂变的. 此條目需要精通或熟悉核技术的编者参与及协助编辑 2010年11月28日 請邀請適合的人士改善本条目 更多的細節與詳情請參见討論頁 另見其他需要核技术專家關注的頁面 此條目需要擴充 2010年11月28日 请協助改善这篇條目 更進一步的信息可能會在討論頁或扩充请求中找到 请在擴充條目後將此模板移除 核结合能 英語 Nuclear binding energy 又稱為原子能或核能 是由组成原子核的粒子之间发生的反应释放出的能量 原子能比化学反应中释放的热能要大将近5千万倍 铀核裂变的这种原子能释放形式约为200 000 000电子伏特 而碳的燃烧这种化学反应能量仅放出4 1电子伏特 1 核裂變發電機組 1905年 阿尔伯特 爱因斯坦提出狭义相对论 之后作为推论 又提出质能方程E mc 其中E 能量 m 质量 c 光速常量 自此核能得到科学的解释和开发利用 目录 1 实验测量 2 原理 2 1 液滴模型 3 结合能与比结合能 4 应用 5 文献 6 参见实验测量 编辑原子核由中子和质子构成 每个中子和质子都有自己的质量 但由于强相互作用与库伦相互作用的存在 一个原子核的质量不完全等于每个中子和质子的质量和 比如氦原子的质量M H e 2 4 displaystyle He 2 4 4 002603原子质量单位 u 氢原子的质量M H 1 1 displaystyle H 1 1 1 007825u 中子的质量M n 1 008665u氦核 H e 2 4 displaystyle He 2 4 的质量与组成它的2质子 即2个氢原子 与2个中子质量和不同 2 M H 1 1 displaystyle H 1 1 2 M n 2 1 007825u 2 1 008665u 4 032980uM H e 2 4 displaystyle He 2 4 4 002603u其差值为 M 4 032980u 4 002603u 0 030377u当二个中子和二个质子组成一个氦核时 要损失 M 0 030377u的质量 通过爱因斯坦的质能方程 可以算出由两个中子和两个质子形成一个氦核所释放的能量 DE DM displaystyle cdot c 2 displaystyle c 2 28 30兆电子伏特 原理 编辑核结合能主要由强相互作用引起 其中包括体积能 表面能 库伦排斥能 对称能和对能等组成 2 液滴模型 编辑 主条目 液滴模型 由于原子核的结构与水滴的结构十分相近 可将原子核近似看做密度十分巨大的液滴来处理 这就是原子核的液滴模型 2 结合能与比结合能 编辑很显然 组成原子的核子越多 它的结合能就越高 因此 我们不妨将原子核的结合能与核子数之比定义为一个新的物理量 比结合能 又称平均结合能 比结合能越大 原子核中的核子结合得越牢固 原子核越稳定 精密的物理检测表明对于质量数偏低的原子 核子比结合能随着质量数的增大而增大 而在镁和铁之间达到最大 之后便随着质量数的增大而减小 因此可以得出 当重原子裂变成两个或多个原子时 生成原子的结合能总和会大于原来重原子所具有的结合能 此间的差值便会以热能的形式释放出来 这便是核裂变反应 反之 当几个轻原子结合 合成原子的结合能大于原本所有原子结合能之和 这便是核聚变反应放出能量的来源 应用 编辑核能因为其巨大的能量具有强大的应用潜力但同时如果应用不当 落入反和平人士手中 其高强度能量却有可能变成全人类的灾难 核能一直备受抵制却不可替代 核能的应用主要集中在以下幾種形式 核电站 醫療 放射性治療 小型核能动力装置 核武器文献 编辑 1 永久失效連結 2 0 2 1 粒子物理与核物理讲座 曾谨言参见 编辑 可持续发展主题 能源主题 可再生能源主题 國際原子能機構 IAEA 核動力 核裂变 核聚变维基文库中相关的原始文献 原子能法维基共享资源中相关的多媒体资源 核结合能 取自 https zh wikipedia org w index php title 核结合能 amp oldid 71721449, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

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