g9f-4.3· Fəsil 4: Atom və atom nüvəsi· ~14 dəq

Kütlə defekti və nüvə reaksiyaları

Δm\Delta m, rabitə enerjisi E=Δm⋅c2E = \Delta m \cdot c^2 və reaksiya balansı

Nüvənin kütləsi onu təşkil edən ayrı-ayrı proton və neytronların kütlələri cəmindən kiçik olur; bu fərq kütlə defekti adlanır: Δm=(Z⋅mp+N⋅mn)−Mnu¨və\Delta m = (Z \cdot m_p + N \cdot m_n) - M_{\text{nüvə}}. Kütlə defektinə görə nüvənin rabitə enerjisi Eynşteynin düsturu ilə hesablanır: E=Δm⋅c2E = \Delta m \cdot c^2, burada c=3⋅108 m/sc = 3 \cdot 10^8 \text{ m/s} işığın sürətidir. Atom fizikasında çox vaxt 1 a.k.v. (atom kütlə vahidi) ≈931,5 MeV\approx 931{,}5 \text{ MeV} münasibətindən istifadə olunur. Nüvə reaksiyalarında həm yük ədədi ZZ, həm də kütlə ədədi AA saxlanır (tənliyin sol və sağ tərəfləri tarazlanır).

📌Nümunə

Məsələn: Δm=0,03 a.k.v.\Delta m = 0{,}03 \text{ a.k.v.} olduqda rabitə enerjisi E≈0,03⋅931,5≈27,9 MeVE \approx 0{,}03 \cdot 931{,}5 \approx 27{,}9 \text{ MeV}; və ya Δm=2⋅10−28 kq\Delta m = 2 \cdot 10^{-28} \text{ kq} üçün E=2⋅10−28⋅(3⋅108)2=1,8⋅10−11 CE = 2 \cdot 10^{-28} \cdot (3 \cdot 10^8)^2 = 1{,}8 \cdot 10^{-11} \text{ C} (coul). Reaksiya balansı: 714N+24He→817O+11H^{14}_{7}\text{N} + ^{4}_{2}\text{He} \rightarrow ^{17}_{8}\text{O} + ^{1}_{1}\text{H}, burada AA: 14+4=17+114 + 4 = 17 + 1 və ZZ: 7+2=8+17 + 2 = 8 + 1.

Əsas terminlər

Kütlə defekti (Δm\Delta m) — Nüvəni təşkil edən nuklonların kütlələri cəmi ilə nüvə kütləsi arasındakı fərq: Δm=(Z⋅mp+N⋅mn)−Mnu¨və\Delta m = (Z \cdot m_p + N \cdot m_n) - M_{\text{nüvə}}.
Rabitə enerjisi (EE) — Nüvəni ayrı-ayrı nuklonlara parçalamaq üçün lazım olan enerji; kütlə defektinə görə E=Δm⋅c2E = \Delta m \cdot c^2.
Nuklon — Nüvənin tərkibindəki proton və neytronların ümumi adı.
Kütlə ədədi (AA) — Nüvədəki nuklonların (proton + neytron) ümumi sayı; nüvə reaksiyasında saxlanır.
Yük ədədi (ZZ) — Nüvədəki protonların sayı; nüvə reaksiyasında saxlanır.
Atom kütlə vahidi (a.k.v.) — Atom fizikasında işlənən kütlə vahidi; enerji baxımından 1 a.k.v.≈931,5 MeV1 \text{ a.k.v.} \approx 931{,}5 \text{ MeV}.
Əsas kəmiyyətlər və düsturlar
KəmiyyətİşarəDüstur
Kütlə defektiΔm\Delta mΔm=(Z⋅mp+N⋅mn)−Mnu¨və\Delta m = (Z \cdot m_p + N \cdot m_n) - M_{\text{nüvə}}
Rabitə enerjisiEEE=Δm⋅c2E = \Delta m \cdot c^2
İşığın sürəticcc=3⋅108 m/sc = 3 \cdot 10^8 \text{ m/s}
Enerji ekvivalenti—1 a.k.v.≈931,5 MeV1 \text{ a.k.v.} \approx 931{,}5 \text{ MeV}

Kütlə defekti və rabitə enerjisinin əsas münasibətləri.

Nüvə reaksiyasında saxlanma qaydaları
KəmiyyətİşarəQayda
Kütlə ədədiAASol və sağ tərəfdə cəmləri bərabərdir
Yük ədədiZZSol və sağ tərəfdə cəmləri bərabərdir

Məsələn: 714N+24He→817O+11H^{14}_{7}\text{N} + ^{4}_{2}\text{He} \rightarrow ^{17}_{8}\text{O} + ^{1}_{1}\text{H}, burada AA: 14+4=17+114 + 4 = 17 + 1, ZZ: 7+2=8+17 + 2 = 8 + 1.

✎Δm\Delta m-dən rabitə enerjisi (MeV)
  1. 1Verilir: Δm=0,03 a.k.v.\Delta m = 0{,}03 \text{ a.k.v.}, 1 a.k.v.≈931,5 MeV1 \text{ a.k.v.} \approx 931{,}5 \text{ MeV}.
  2. 2Münasibət: E=Δm⋅931,5 MeVE = \Delta m \cdot 931{,}5 \text{ MeV}.
  3. 3Hesablama: E=0,03⋅931,5=27,945 MeVE = 0{,}03 \cdot 931{,}5 = 27{,}945 \text{ MeV}.
  4. 4Cavab: E≈27,9 MeVE \approx 27{,}9 \text{ MeV}.
✎Δm\Delta m-dən rabitə enerjisi (coul)
  1. 1Verilir: Δm=2⋅10−28 kq\Delta m = 2 \cdot 10^{-28} \text{ kq}, c=3⋅108 m/sc = 3 \cdot 10^8 \text{ m/s}.
  2. 2Düstur: E=Δm⋅c2E = \Delta m \cdot c^2.
  3. 3c2c^2 hesabla: c2=(3⋅108)2=9⋅1016 m2/s2c^2 = (3 \cdot 10^8)^2 = 9 \cdot 10^{16} \text{ m}^2/\text{s}^2.
  4. 4Vur: E=2⋅10−28⋅9⋅1016=18⋅10−12E = 2 \cdot 10^{-28} \cdot 9 \cdot 10^{16} = 18 \cdot 10^{-12}.
  5. 5Cavab: E=1,8⋅10−11 CE = 1{,}8 \cdot 10^{-11} \text{ C}.
🚫Tez-tez səhv

E=Δm⋅cE = \Delta m \cdot c kimi (kvadratsız) hesablamayın: düsturda işıq sürəti kvadratdadır — E=Δm⋅c2E = \Delta m \cdot c^2.

⚠️Diqqət

10-un qüvvəsinə diqqət: 10−28⋅1016=10−1210^{-28} \cdot 10^{16} = 10^{-12}, ona görə 18⋅10−12=1,8⋅10−11 C18 \cdot 10^{-12} = 1{,}8 \cdot 10^{-11} \text{ C}, 10−1210^{-12} deyil.

⚠️Diqqət

Nüvə reaksiyasında həm AA, həm də ZZ ayrıca tarazlanmalıdır; yalnız birini yoxlamaq səhvə aparır.

💡Qeyd

Nüvə kütləsi nuklonların cəmindən kiçik olduğu üçün Δm\Delta m həmişə müsbətdir; düsturda nuklonlar cəmindən nüvə kütləsini çıxırıq.

💡Qeyd

Rabitə enerjisi nə qədər böyükdürsə, nüvə bir o qədər möhkəm (dayanıqlı) olur; dayanıqlığı bir nuklona düşən rabitə enerjisi ilə müqayisə edin.

Qaydalar

  1. 1Kütlə defekti: Δm=(Z⋅mp+N⋅mn)−Mnu¨və\Delta m = (Z \cdot m_p + N \cdot m_n) - M_{\text{nüvə}} (nüvə kütləsi tərkib hissələrindən kiçikdir).
  2. 2Rabitə enerjisi: E=Δm⋅c2E = \Delta m \cdot c^2, c=3⋅108 m/sc = 3 \cdot 10^8 \text{ m/s}.
  3. 3Enerji vahidləri: 1 a.k.v.≈931,5 MeV1 \text{ a.k.v.} \approx 931{,}5 \text{ MeV}.
  4. 4Nüvə reaksiyasında AA və ZZ saxlanır (tarazlanır).

Məşq

15 asan · 15 orta · 15 çətin

Hər testdə təsadüfi 10 sual seçilir

AsanOrtaÇətinQarışıq