第三期:質量虧損
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01-21
假設兩個相距很遠的物體在萬有引力的作用下相互靠近,引力勢能轉化為動能,兩個物體越來越快,最後duang地一聲撞在了一起,動能就變成內能喪失掉了。看來,兩物體結合是要失去能量的,發過來,要使他倆分離,又要施加一些能量。
把眼光看向微觀,核子結合成原子核的過程,不就是損失能量嘛!反之,把原子核分離成核子,就需要釋放能量。我們把自由核子形成原子核所釋放的能量,或者原子核重新分為自由核子需要吸收的能量,成為結合能。
舉個例子,一個中子與一個質子形成一個氘原子核並放出一個光子,光子的能量為2.22兆電子伏特(MeV),所以氘原子核的結合能就是2.22MeV。那麼這個數值大么?很大!這裡兆是指百萬,也就是二點二二乘上十的六次方MeV,然而一般化學反應只會放出幾MeV的能量。
將一種原子核結合能比上其核子數,得到該原子核的比結合能,亦稱平均結合能。比結合能越高,原子核越穩定。比結合能最高的元素是鐵(Fe)。
回到這個一個中子與一個質子結合成一個氘原子核的問題上來,科學家已經精確測量了中子、質子和氘原子核的質量,可是,為什麼該反應前後質量不守恆呢,氘核比質子和中子少的質量去了哪裡?
這裡,我們就要求助於大名鼎鼎的愛因斯坦和他的質能方程:E=mc2
然後,我們就可以計算虧損的質量所放出的能量了:
發現沒有,虧損的質量所釋放的能量,正好等於氘原子核的結合能!
今天我們就講到這裡,有沒有一種戛然而止的感覺?!快做道題練練手吧!
上期題目答案及解析:


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