ご存じのように、原子核は、物理学、化学、生物学など、科学のあらゆる分野で非常に重要な役割を果たしています。ここでは、核の理論と、核子ごとの結合エネルギーを調べます。物理学では、これは非常に重要なトピックであり、非常に興味深いものでもあります。原子核について考えるとき、疑問に思ったことはありますか?あなたの脳は、核がどこに存在するかなどの質問をしたことがありますか?それは実際にどのように見えますか？その役割は何ですか？ここでは、これらの質問に対する答えを探します。しかし、本題に入る前に、原子核と原子の基本的な性質と定義を理解しましょう。
核結合エネルギーとは?
核力を壊して炭素原子を小さな核に分解するのに必要なエネルギーは、核結合エネルギーと呼ばれます。
定義 – 原子の原子核をより小さな原子核または軽い原子核に分割するか、陽子と中性子の個々の質量を形成する核子に分割するには、ある程度のエネルギーが必要であり、そのエネルギーは核結合エネルギーと呼ばれます。
陽子と中性子の質量の合計は、常に原子核の質量よりも小さくなります。
核子あたりの結合エネルギー
核引力と破壊エネルギーの違いは、核子あたりの結合エネルギーです。核子あたりの結合エネルギーを計算するには、アインシュタインによって与えられた式を使用して、質量をエネルギーに変換する必要があります。
E =mc
ここで、E は原子核の結合エネルギー
c は真空中の光速
m は質量差です
この式は、核子式ごとの結合エネルギーと呼ばれます。
注 – 質量は kg で指定する必要があります。
質量数による結合エネルギーの変化
結合エネルギーは原子番号に対して一定ですが、元素の原子質量によって異なります。また、軽い原子核と重い原子核の結合エネルギーは小さくなります。
これにより、
1) 核子ごとに結合エネルギーを生成するには、力が引力で十分に強い必要があります。
2) 重原子核と軽原子核の結合エネルギーは、それらの原子核が短距離にあるという事実のため、小さくなります。
3) 核が特定の核子からの核力よりも離れている場合、結合エネルギーに影響を与えることはありません。
4) 核力の最大範囲を持つ核子の場合、その結合エネルギーはそれに比例します。
質量数による結合エネルギーの変化
質量数による結合エネルギーの変化を理解しましょう。
質量数による結合エネルギーの変化を理解するには、これら 2 つのパラメーターの間にグラフを描く必要があります。これにより、
<オール>この概念をよりよく理解するために、例を挙げてみましょう。
注 – 融合した重い原子核は、軽い原子核に比べて結合エネルギーが大きくなります。これは、最後の核が最初の核よりも強く結合していることを意味します.
簡単に言えば、質量が増加すると、核子あたりの結合エネルギーが減少します。
核子あたりの結合エネルギーに基づく元素の安定性
核の安定性を決定する 2 つの主な要因があります。中性子/陽子比が 1 つであり、核内の核子の総数がもう 1 つです。
質量欠陥が大きく、結合エネルギーが高い元素は、より安定していると見なされます。
その結果、核安定性は核結合エネルギーに比例します。
例 - 鉄 - 56 はより多くの結合エネルギー値を持っているため、鉄の原子核は最も効率的に結合され、最も安定しています。
大量欠損
大量欠損
与えられた方程式は、エネルギーと質量の関係を表しています:
E =mc
光の速度は c で表されます。原子核の結合エネルギーは非常に大きいため、多くの質量を保持できます。
核が生成されるときにエネルギーが放出されるため、実際の質量は常に核子の原子質量の合計よりも小さくなります。このエネルギーは質量で構成されており、最初の原子の全質量から放出されるため、質量欠陥と呼ばれます。この質量は、核反応中に放出されるエネルギーである最終的な陽子と中性子には存在しません。
𝚫M =(Zmp + Nmn) – MA
M – 質量欠陥
MA – 核の質量
mp – 陽子の質量 (1.00728 amu)
mn – 中性子の質量 (1.00867 amu)
Z – 陽子の数
N – 中性子の数
結合エネルギーの計算
結合エネルギーの計算は、次の方法で行うことができます:
結合エネルギー =質量欠損 x c2
ここで、c =真空中の光速
c =2.9979 x 10 m/秒。
結合エネルギーは、MeV/核子または kJ/核のモルで表されます。
結論
上記のすべてから、結論に至ります。結合エネルギーは、個々の陽子と中性子の質量を形成することにより、原子の重い原子核を小さな原子核に分割するために必要なエネルギーであることを学びました。上で調べたように、核子の数が多いほど、結合エネルギーが高くなります。原子の安定性もこのエネルギーによって定義されます。結合エネルギーが高いほど、原子はより安定します。いくつかの産業で電力を生成するために使用される核融合と核分裂からのエネルギー。 E =mc2 であるアインシュタインの式により、核結合エネルギーを決定できます。
- 基準点とはどういう意味ですか?
電位がゼロとみなせる点を基準点といいます。 Q の電場内の 2 番目の電荷 q が r1 の点 A から r2 の点 B に移動するときの 2 つの電荷のシステム。 2 電荷系のポテンシャル エネルギーは、U=kQq (1/r2 – 1/r1)
初期距離 r1=を基準点と考えると、位置エネルギー U =kQq (1/r2) が得られます。
- 電位エネルギーの単位は?
電位エネルギーの SI 単位はエネルギーの単位と同じで、ジュール (J) です。
もう 1 つの測定単位は電子ボルト (eV) です。
1ev =1.6 x 10-19 ジュール。
- 電位の意味、または電位と電位エネルギーの違いは何ですか?
電位エネルギーは、静電力場に対して電荷をある点から別の点に移動させるために行われる仕事の量として定義されます。
電位は、静電界に対して単位正電荷をある点から別の点に移動させるために行われる仕事に相当する、電位エネルギーの観点から定義できます。したがって、電位は単位電荷あたりの電位エネルギーに等しくなります。
したがって、 電位 (V) =電位エネルギー (U) / 電荷 (q)
この式は、電位と電位エネルギーの関係を示します。
- 電位の SI 単位は何ですか?
電位 (V) =電位エネルギー (U) / 電荷 (q)
電位エネルギー (U) の SI 単位はジュール (J)、電荷 (q) =クーロン (C)
したがって、電位の SI 単位は Joule/C または Volt です。
- N 電荷系のポテンシャル エネルギーはどのように計算されますか?
別の電荷 q1 が存在する状態で、無限遠 (基準点) から点 (位置 r) に移動した電荷 q の場合、ポテンシャル エネルギーは U1 =kq1q/r として与えられます。電荷のシステムの場合、行われた仕事または位置エネルギーは重ね合わせの原理に従います。したがって、総ポテンシャル エネルギーは、系に存在する電荷間のポテンシャル エネルギーの合計として与えられます。
- 静電ポテンシャル エネルギー パスが独立しているのはなぜですか?
静電場は保守的な場です。つまり、静電気力の法則は逆二乗の法則に従うため、静電気力は保存力です。静電場を考慮した位置エネルギーは、静電力に対してなされた仕事として定義されます。それは U =F.dr です。力場は保守的な仕事であるため、閉じたパス上のポテンシャルエネルギーはゼロです。これは、静電ポテンシャルエネルギー/行われた仕事が経路に依存しないことを意味します。初期位置と最終位置のみに依存します。
- 点電荷による静電ポテンシャルの式は?
電位 (V) =電位エネルギー (U) / 電荷 (q)
単位正電荷の場合、V =U =kQ/r.これは、電荷から距離 r にある点電荷 Q による電位の式です。
結論
静電ポテンシャルエネルギーは、静電場に関して考慮されます。完了した単語は、位置エネルギーとして保存されます。この仕事が電界の存在下で荷電粒子を変位させるために行われるとき、それは静電ポテンシャルエネルギーとして保存されます.
電位エネルギーの SI 単位はジュールです。
電位は静電ポテンシャルエネルギーで定義されます。電位は、単位電荷あたりの電位エネルギー、つまり単位電荷を変位させるために行われる仕事として定義されます。電位の SI 単位はジュール/C です。
