Trang chủVật lý THPTVật lý 12Chương VII: Vật lý hạt nhânNăng lượng liên kết

Năng lượng liên kết

[Sửa bài viết] [Thêm bài viết]

17/09/2016 04:41 CH | 154899

NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN

I. Lực hạt nhân

1. Định nghĩa:

Lực hạt nhân là lực hút rất mạnh giữa các nuclôn tạo nên hạt nhân bền vững.
Lực hạt nhân còn gọi là lực tương tác mạnh.

2. Đặc điểm của lực hạt nhân

Lực hạt nhân không có cùng bản chất với lực hấp dẫn và lực tĩnh điện.
- Xét trường hợp hai prôtôn: Độ lớn của lực hạt nhân rất lớn so với độ lớn của lực hấp dẫn và lực tĩnh điện nếu 2 prôtôn cách nhau một khoảng nhỏ hơn 10 ^{- 15} m.
- Lực hạt nhân luôn luôn là lực hút. Lực hấp dẫn cũng luôn là lực hút. Lực tĩnh điện có thể là lực hút, có thể là lực đẩy.
Lực hạt nhân chỉ có tác dụng khi khoảng cách giữa 2 nuclôn nhỏ hơn đường kính hạt nhân (r < 10 ^{- 15} m)
- Độ lớn của lực hạt nhân giảm nhanh khi khoảng cách giữa hai nuclôn lớn hơn 10 ^{- 15} m.
- Độ lớn của lực hấp dẫn và lực tĩnh điện giảm tỉ lệ với bình phương khoảng cách.

II. Năng lượng liên kết của hạt nhân

1. Độ hụt khối của hạt nhân

Khối lươngj nghỉ của một hạt nhân luôn nhỏ hơn tổng khối lượng nghỉ của các nuclôn tạo thành hạt nhân đó. Độ chênh lệch khối lượng này được gọi là độ hụt khối của hạt nhân.

2. Công thức tính độ hụt khối của hạt nhân

Xét hạt nhân $\fn_phv _{Z}^{A}\textrm{X}$

Gọi

m là khối lượng nghỉ của hạt nhân X (tính theo đơn vị u)
m_p là khối lượng nghỉ của prôtôn (m_p = 1,00728u)
m_n là khối lượng nghỉ của nơtrôn (m_n = 1,00866u)
N = A - Z là số nơtrôn của hạt nhân X đang xét.

Độ hụt khối của hạt nhân là

$\fn_phv \Delta m = Z.m_{p}+N.m_{n} - m$

Trong đó

$\fn_phv m_{o} = Z.m_{p}+N.m_{n}$ là tổng khối lượng của các nuclôn tạo thành hạt nhân

Chú ý:

Trong công thức $\fn_phv m_{o} = Z.m_{p}+N.m_{n}$ thì m_o không có nghĩa là khối lượng nghỉ của hạt nào cả mà là một tổng được định nghĩa như công thức.
Độ hụt khối $\fn_phv \Delta m$ luôn luôn lớn hơn hoặc bằng 0 ( $\fn_phv \Delta m \geq 0$ )
Các hạt sơ cấp riêng rẽ như prôtôn, nơtrôn, electrôn có độ hụt khối bằng 0.

3. Năng lượng liên kết của hạt nhân

Theo Anh-x-tanh: Mỗi khi khối lượng nghỉ của một vật giảm đi thì có một năng lượng tỏa ra.
Năng lượng tỏa ra tương ứng với độ hụt khối của hạt nhân gọi là năng lượng liên kết của hạt nhân.
Sở dĩ ta gọi năng lượng này là năng lượng liên kết là vì muốn phá vỡ một hạt nhân X ta phải cung cấp một năng lượng đúng bằng năng lượng mà hệ các hạt đã tỏa ra khi hạt nhân được tạo thành.

Công thức tính năng lượng liên kết của hạt nhân $\fn_phv _{Z}^{A}\textrm{X}$ là

$\fn_phv W_{lk}=\Delta m .c^{2}$

Thay $\fn_phv \Delta m = Z.m_{p}+N.m_{n} - m$ vào công thức này, ta được:

$\fn_phv W_{lk}= \left ( Z.m_{p} +N.m_{n}-m\right )c^{2}$

Chú ý:

Năng lượng liên kết của một hạt nhân luôn lớn hơn hoặc bằng 0 ( $\fn_phv W_{lk} \geq 0$ )
Các hạt sơ cấp riêng rẽ như prôtôn, nơtrôn, electrôn có năng lượng liên kết bằng 0.

4. Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân

a) Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân là năng lượng liên kết tính cho một nuclôn.

b) Công thức

$\fn_phv W_{lkR} =\frac{W_{lk}}{A}$

c) Đơn vị:

Năng lượng liên kết riêng có đơn vị là MeV/nuclôn. Trong một vài trường hợp, cho giản tiện, người ta có thể ghi đơn vị của năng lượng liên kết riêng là MeV.

d) Ý nghĩa về độ lớn của năng lượng liên kết riêng

Ngoại trừ các hạt sơ cấp riêng rẽ (như prô tôn, nơ trôn, êlectrôn) hạt nhân nào có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền.
Những hạt nhân ở giữa bảng tuần hoàn nói chung có năng lượng liên kết riêng lớn hơn so với năng lượng liên kết riêng của các hạt nhân ở đầu và cuối bảng tuần hoàn nên bền hơn.
Những hạt nhân có số khối A từ 50 đến 95 có năng lượng liên kết riêng lớn nhất (khoảng 8,8 MeV/nuclôn) là những hạt nhân bền vững nhất.

Bài trước Lên đầu trang Bài kế tiếp Trở về trang chủ

[Sửa bài viết] [Thêm bài viết]