Глава 6. Физика атома и атомного ядра

Задачи с решениямиЗадачи с решениямиВключить/Выключить фоновую музыкуВключить/Выключить звуки событий


Найдите дефект массы и удельную энергию связи у наиболее распространенного в природе изотопа углерода

Решение

Масса нейтрального атома углерода, включающего 12 нуклонов и 6 электронов, равна 12,00000 а. е. м. (по определению атомной единицы массы). Масса ядра равна массе нейтрального атома за вычетом массы шести электронов. Масса одного электрона равна m = 0,000549 а. е. м.

Mя = 12,00000 а. е. м. – 6 · (0,000549 а. е. м.) = 11,996706 а. е. м.

Масса шести протонов и шести нейтронов в свободном состоянии есть

6mp + 6mn = 6 · (1,007276 а. е. м.) + 6 · (1,008665 а. е. м.) = 12,095646 а. е. м.

Дефект массы равен

ΔM = Zmp – Nmn – Mя = 12,095646 а. е. м. – 11,996706 а. е. м. = 0,09894 а. е. м.

Атомная единица массы эквивалентна энергии 931,5 МэВ.

Следовательно, энергия связи Eсв ядра атома углерода равна

Eсв = ΔM · c2 = (0,9894 а. е. м.) [931,5 МэВ / (1 а. е. м.)] ≈ 92,16 МэВ.

Таким образом, энергия связи 12 нуклонов в ядре атома углерода равна 92,16 МэВ. Чтобы расщепить ядро на 12 отдельных нуклонов, требуется энергия не менее 92,16 МэВ. Удельная энергия связи ядра равна


 1 из 2