67.Дефект массы ядра.Энергия связи ядра. Удельная энергия связи.
1.Измерения масс ядер показывают, что масса ядра (Мя) всегда меньше суммы масс покоя слагающих его свободных нейтронов и протонов. При делении ядра: масса ядра всегда меньше суммы масс покоя образовавшихся свободных частиц. При синтезе ядра: масса образовавшегося ядра всегда меньше суммы масс покоя свободных частиц, его образовавших.
Дефект масс является мерой энергии связи атомного ядра. Дефект масс равен разности между суммарной массой всех нуклонов ядра в свободном состоянии и массой ядра:
где
Мя – масса ядра ( из справочника)
Z –
число протонов в ядре
mp – масса
покоя свободного протона (из справочника)
N
– число нейтронов в ядре
mn – масса
покоя свободного нейтрона (из
справочника)
Уменьшение массы при
образовании ядра означает, что при этом
уменьшается энергия системы нуклонов.
2. Ядра атомов представляют собой сильно связанные системы из большого числа нуклонов. Для полного расщепления ядра на составные части и удаление их на большие расстояния друг от друга необходимо затратить определенную работу А. Энергией связи называют энергию, равную работе, которую надо совершить, чтобы расщепить ядро на свободные нуклоны. Е связи = - А По закону сохранения энергия связи одновременно равна энергии, которая выделяется при образовании ядра из отдельных свободных нуклонов.
3. Удельная энергия связи - это энергия связи, приходящаяся на один нуклон.
Если не считать самых легких ядер, удельная энергия связи примерно постоянна и равна 8 МэВ/нуклон. Максимальную удельную энергию связи (8,6МэВ/нуклон) имеют элементы с массовыми числами от 50 до 60. Ядра этих элементов наиболее устойчивы.
По мере перегрузки ядер нейтронами удельная энергия связи убывает. Для элементов в конце таблицы Менделеева она равна 7,6 МэВ/нуклон (например для урана).
68. Ядерные силы. Обменный характер сил. Модели ядра.
1. Протоны и нейтроны, несмотря на взаимное отталкивание протонов, взаимодействуют с силами, которые называются ядерными. Они являются наиболее интенсивными силами природы.
2. Ядерные силы действуют между парами нуклонов (двумя протонами, двумя нейтронами, или протоном и нейтроном), т.е. существует зарядовая независимость.
3. Ядерные силы в 100 раз сильнее электромагнитных сил и удерживают в ядре одноименно заряженные протоны.
4. Ядерные силы являются короткодействующими, относятся к классу сильных взаимодействий и действуют на расстояниях порядка 10-15 м.
Область действия ядерных сил называют «размером» ядер. Гравитационные силы убывают с расстоянием по закону 1/r2. На расстоянии
r> 10-15м ядерные силы уменьшаются до нуля.
5. Каждый нуклон взаимодействует с небольшим числом близкорасположенных нуклонов. Удельная энергия связи нуклонов в ядре остается почти постоянной с ростом числа нуклонов (кроме легких ядер). Это свойство ядерных сил называют насыщением.
6. Величина ядерных сил зависит от взаимной ориентации спинов взаимодействующих нуклонов. При параллельных спинах нейтрон и протон образуют ядро - дейтрон. Если спины антипараллельны, то интенсивность ядерного взаимодействия недостаточна для образования ядра.
7. Протон и нейтрон в процессе ядерного взаимодействия обмениваются электрическими зарядами. После взаимодействия нейтрон превращается в протон, а протон в нейтрон. Это свойство ядерных сил называют обменным взаимодействием.