Kütle fazlalığı - Mass excess

Kütle fazla a nüklidin gerçek kütlesi ve arasındaki farktır kütle numarasından içinde atomik kütle birimi . Nükleer kütlenin tablo haline getirilmesinde en yaygın yöntemlerden biridir. Bir atom çekirdeğinin kütlesi, kütle numarası ile iyi tahmin edilir (çoğu çekirdek için% 0.1'den az fark), bu da bir çekirdeğin kütlesinin çoğunun kurucu proton ve nötronların kütlesinden kaynaklandığını gösterir . Bu yüzden, kütle aşırı ifadesidir bağlanma enerjisi başına bağlanma enerjisine göre, nükleonun ve karbon-12 (atom kütlesi birimi tanımlar). Kütle fazlalığı negatifse, çekirdek 12 C'den daha fazla bağlanma enerjisine sahiptir ve bunun tersi de geçerlidir. Bir çekirdek, yakındaki bir nükleer türe kıyasla çok fazla kütleye sahipse, radyoaktif olarak bozunarak enerji açığa çıkarabilir .

Nükleer reaksiyonların enerji ölçeği

12 C standart kitlelerinin aşırı tanımı için atomik kütle birimi nükleer kitle düşünmek yararlı bir hale getirir. Bununla birlikte, yararlılığı nükleer reaksiyon kinematiği veya bozunumunun hesaplanmasında ortaya çıkmaktadır . Atom çekirdekleriyle ilişkili toplam enerjinin yalnızca küçük bir kısmı, toplam kütlenin % 0.01 ila% 0.1'i kadar kütle-enerji denkliği ile radyasyon olarak emilebilir veya serbest bırakılabilir. Böylece, kütle fazlalığı açısından çalışarak, yalnızca nükleonların transferinden veya salınmasından kaynaklanan kütle değişikliklerinin çoğu etkili bir şekilde kaldırılmış ve net enerji farkının ölçeğini daha açık hale getirmiştir.

Nükleer reaksiyon kinematiği, geleneksel olarak, hızlandırıcı teknolojisinin bir sonucu olan elektron voltajını içeren birimlerde gerçekleştirilir . Teorik ilişki ile pratik açıdan kombinasyonu E = mc 2 açık kare (MeV / hızına karşı büyük elektron volt markaları birimleri c 2 ) uygun bir biçimde çekirdek kütle ifade etmek. Bununla birlikte, MeV nükleer kitlelerin Sayısal değerler / C , 2 (~ da proton kütlesi 938,27 MeV / c oldukça büyük 2 ), kütle aşırılıkları MeV / onlarca aralığı ise C 2 . Bu, tablo haline getirilmiş kütle fazlalığını hesaplamalarda kullanım için daha az hantal hale getirir. Dikkat edilmesi gereken önemsiz bir nokta, 1 / c 2 teriminin tipik olarak MeV'de kütle fazlalığı değerleri alıntılandığında ihmal edilmesidir, çünkü ilgi daha çok kütle değil enerjidir; Biri kütle birimleri isterse , sayısal değeri değiştirmeden birimleri MeV'den MeV / c 2'ye değiştirir.

Misal

Düşünün nükleer fizyon ait 236 içine U 92 Kr, 141 Ba ve üç nötronlar.

236 U → 92 Kr + 141 Ba + 3 n

Kütle numarası reaktan, ve 236 gerçek kütle olduğu için U, 236. olduğu 236.045 563   u , kütle fazlalığı + 0,045 563  u . Aynı şekilde hesaplandığında, ürünler için kütle fazlalığı olan 92 Kr, 141 Ba ve üç nötron şu şekildedir: −0.073 843  u , −0.085 588  u ve 3 × 0,008 665  u = + 0.025 994  u , toplam kütle fazlalığı için sırasıyla −0.133 437  u . Reaktiflerin kütle fazlalığı ile ürünlerin kütle fazlası arasındaki fark şu şekildedir: 0.179 000  u , bu ürün kütle fazla az reaktanların daha uzun olduğu ve fisyon oluşabilir, böylece Şekil - de reaktanlar sadece kütleleri ile yapılmış olabilir, bir hesaplama.

Kütle fazlası kullanılarak enerjiye dönüştürülebilir 1 u = 931.494  MeV / c 2 ve E = mc 2 , verim 166.737 MeV .

Referanslar

  • Krane, K. S (1987). Giriş Nükleer Fiziği . John Wiley & Sons . ISBN   0-471-80553-X .
  • Tipler, P. A; Llewellyn, RA (2004). Modern Fizik . WH Freeman ve Şirketi . ISBN   0-7167-4345-0 .

Dış bağlantılar