Så här släpps energi under kärnfusion:
1. Stark kärnkraft: Atomernas kärnor hålls samman av den starka kärnkraften, som är extremt kraftfull över mycket korta avstånd. När två ljuskärnor kommer tillräckligt nära för att övervinna den elektrostatiska avstötningen mellan deras positivt laddade protoner, tar den starka kärnkraften över.
2. bindande energi: Den starka kärnkraften är ansvarig för att binda protonerna och neutronerna i kärnan. Mängden energi som krävs för att övervinna denna kraft och bryta isär kärnan kallas bindande energi. Lättare kärnor har lägre bindande energier per nukleon (proton eller neutron) jämfört med tyngre kärnor.
3. Massdefekt: När två ljuskärnor säkringar för att bilda en tyngre kärna, har den resulterande kärnan en högre bindande energi per nukleon än de ursprungliga kärnorna. Detta innebär att den totala bindande energin i den tyngre kärnan är större än summan av de bindande energierna i de ljusare kärnorna. Skillnaden i bindande energi manifesteras som en massfel.
4. Einsteins E =MC²: Enligt Einsteins berömda ekvation är massa och energi likvärdiga. Massdefekten i fusionsreaktionen omvandlas till en enorm mängd energi, såsom beskrivs av ekvationen E =mc², där::
- E är den frigjorda energin
- m är massfel
- C är ljusets hastighet
Sammanfattningsvis:
* Fusion av ljuskärnor resulterar i bildningen av en tyngre kärna med en högre bindande energi per nukleon.
* Överskottet av bindande energi i den tyngre kärnan frigörs som energi på grund av massdefekten.
* Denna energifrisättning förklaras av Einsteins E =MC² -ekvation, där massfel omvandlas till energi.
Exempel:
Fusionen av två deuteriumkärnor (²h) för att bilda en helium (⁴he) kärna frisätter en betydande mängd energi. Detta beror på att heliumkärnan har en högre bindande energi per nukleon än deuteriumkärnorna. Denna överskottsbindande energi frigörs som energi och förklarar varför fusionsreaktioner ger så mycket energi.
