Förstå processen
* helium-4 (⁴he): Denna isotop har 2 protoner och 2 neutroner.
* Ta bort en proton och en neutron: Detta lämnar efter sig en deuteriumkärna (²h), som innehåller en proton och en neutron.
Energiberäkning
Vi använder begreppet bindande energi . Den bindande energin representerar den energi som frigörs när nukleoner (protoner och neutroner) samlas för att bilda en kärna. Den representerar också den energi som krävs för att bryta isär kärnan i dess enskilda nukleoner.
1. Hitta massdefekten:
* Beräkna massan för helium-4-kärnan:(2 x massa proton) + (2 x massa neutron)
* Slå upp den faktiska massan i Helium-4-kärnan.
* Massdefekten är skillnaden mellan den beräknade massan och den faktiska massan.
2. Beräkna den bindande energin:
* Använd Einsteins berömda ekvation:E =MC², var:
* E =Energi (i Joules)
* m =massfel (i kilogram)
* C =ljushastighet (ungefär 3 x 10⁸ m/s)
3. Hitta energin för att ta bort en proton och neutron:
* Energin du beräknade i steg 2 är den totala bindande energin för helium-4.
* För att ta bort en proton och en neutron måste du ta bort ungefär hälften av den totala bindande energin.
Viktiga överväganden:
* Massvärden: Du behöver exakta massvärden för protoner, neutroner och helium-4-kärnan. Dessa värden uttrycks vanligtvis i atommassenheter (AMU).
* Omvandlingsfaktorer: Se till att konvertera massdefekten från AMU till kilogram innan du använder Einsteins ekvation.
* approximation: Avlägsnande av en proton och en neutron är en approximation. Den faktiska energin som krävs kan skilja sig något på grund av förändringar i den bindande energin i den återstående deuteriumkärnan.
Exempel:
1. Massdefekt:
* Beräknad massa av ⁴he:(2 x 1,00728 AMU) + (2 x 1,00866 AMU) =4.03188 AMU
* Faktisk massa av ⁴he:4.00260 AMU
* Massdefekt =4.03188 AMU - 4.00260 AMU =0,02928 AMU
2. bindande energi:
* Konvertera massdefekt till kilogram: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 10⁻² J
3. Energi för att ta bort en proton och en neutron:
* Ungefär hälften av den totala bindande energin:4.378 x 10⁻² J / 2 ≈ 2,189 x 10⁻² J
Slutanmärkning: Denna beräkning ger ett ungefärligt värde. Den faktiska energin som krävs kan variera något på grund av komplexiteten i kärnkraftsinteraktioner.
