Beregn den energi, der kræves for at fjerne en proton og neutron fra helium 4?

forståelse af processen

* helium-4 (⁴he): Denne isotop har 2 protoner og 2 neutroner.

* fjernelse af en proton og en neutron: Dette efterlader en deuterium -kerne (²h), der indeholder en proton og en neutron.

Energikberegning

Vi bruger begrebet bindende energi . Den bindende energi repræsenterer den frigivne energi, når nukleoner (protoner og neutroner) mødes for at danne en kerne. Det repræsenterer også den energi, der kræves for at bryde kernen fra hinanden i sine individuelle nukleoner.

1. Find massedefekten:

* Beregn massen af helium-4-kernen:(2 x masse proton) + (2 x masse neutron)

* Slå op den faktiske masse af helium-4-kernen.

* Massedefekten er forskellen mellem den beregnede masse og den faktiske masse.

2. Beregn den bindende energi:

* Brug Einsteins berømte ligning:e =mc², hvor:

* E =energi (i Joules)

* m =massedefekt (i kg)

* C =lyshastighed (ca. 3 x 10⁸ m/s)

3. Find energien til at fjerne en proton og neutron:

* Den energi, du beregnet i trin 2, er den samlede bindende energi fra helium-4.

* For at fjerne en proton og en neutron skal du fjerne cirka halvdelen af den samlede bindende energi.

Vigtige overvejelser:

* Masseværdier: Du har brug for nøjagtige masseværdier for protoner, neutroner og helium-4-kernen. Disse værdier udtrykkes normalt i atommasseenheder (AMU).

* konverteringsfaktorer: Sørg for at konvertere massedefekten fra AMU til kilogram, før du bruger Einsteins ligning.

* tilnærmelse: Fjernelse af en proton og en neutron er en tilnærmelse. Den faktiske energi, der kræves, kan variere lidt på grund af ændringer i den bindende energi i den resterende deuteriumkerne.

Eksempel:

1. Masse defekt:

* Beregnet masse af ⁴he:(2 x 1.00728 AMU) + (2 x 1.00866 AMU) =4.03188 AMU

* Faktisk masse af ⁴he:4.00260 amu

* Massedefekt =4.03188 AMU - 4.00260 AMU =0.02928 AMU

2. bindende energi:

* Konverter massedefekt til kilogrammer:0,02928 amu x 1.66054 x 10⁻²⁷ kg/amu =4,865 x 10⁻²⁹ kg

* E =(4.865 x 10⁻²⁹ kg) x (3 x 10⁸ m/s) ² ≈ 4,378 x 10⁻¹² j

3. Energi til fjernelse af en proton og en neutron:

* Cirka halvdelen af den samlede bindende energi:4.378 x 10⁻¹² J / 2 ≈ 2.189 x 10⁻¹² J

Endelig note: Denne beregning giver en omtrentlig værdi. Den faktiske energi, der kræves, kan variere lidt på grund af kompleksiteten af nukleare interaktioner.