Question

Jaki związek zachodzi między energią wiązania a defektem masy. Daje naj.

Answer 1

Jądra atomowe są nadzwyczaj trwale zbudowane jeśli weźmiemy pod uwagę potężne siły przyciągające między protonami a neutronami. Aby z jądra wyrwać proton lub neutron, trzeba dostarczyć znacznej energii. Dlatego też tylko szybkie "pociski jądrowe" mogą wywołać takie reakcje.

Szczególnie większych ilości energii wymagałoby całkowite rozbicie jąder atomowych. Energia potrzebna do uwolnienia z jądra wszystkich zawartych w nim protonów i neutronów nazywa się energią wiązania jądra.

Przy oznaczaniu energii wiązania różnych jąder, uczeni wykorzystują zasady współzależności masy i energii. W naturze bowiem, stwierdzamy nierozerwalny związek między masą i energią, którą można wyrazić za pomocą następującego wzoru:

                                      E = mc2

gdzie :

E - energia; m. - masa; c - prędkość światła

Zgodnie z tą zależnością, każdej zmianie energii towarzyszy odpowiednia zmiana masy ciała. Zazwyczaj nie dostrzegamy zmiany masy wiążącej się z oddawaniem lub przyjmowaniem energii, ponieważ w świecie makroskopowym zmiany masy związane ze zmianami energii są znikome, np. podczas ogrzania 1 litra wody do 100o zwiększamy jej masę o 5 miliardowych części grama.

Zmianę masy można zauważyć tylko przy wielkich ilościach energii, np. masa promieniowania, które wysyła Słońce w ciągu roku wynosi 1220000000 ton, wielkość ta stanowi zaledwie jedną stumiliardową część masy Słońca.

Energia, z jaką mamy do czynienia w świecie jąder atomowych jest nadzwyczaj wielka, dlatego właśnie tu należy uwzględnić prawo zależności masy od energii.

Podczas tworzenia się jądra z protonów i neutronów wyzwala się energia atomowa. Towarzyszy temu ubytek pewnej części masy cząstek, w których powstaje jądro. Dlatego też, masa jądra zawsze okazuje się mniejsza od sumy mas cząstek, z których się ono tworzy. Aby jednak stwierdzić tę różnicę, trzeba zmierzyć masę jąder z bardzo dużą dokładnością.

Fakt, iż jądro atomowe złożone z pewnej ilości protonów i neutronów, ma inną masę niż te protony i neutrony z osobna, jest zdumiewający. Czy możliwe jest np. aby zbiór 19 piłeczek pingpongowych, z których każda ważona oddzielnie ma masę 1grama, ważył w całości mniej niż 19 g. Zdawać by się mogło, że jest to wykluczone a jednak w świecie jąder atomowych, tego typu zjawisko występuje i nosi nazwę defektu masy lub niedoboru masy. Zasada współzależności masy i energii odgrywa ważną rolę we współczesnej nauce. Znajomość energii wiązania różnych jąder atomowych pozwala na stwierdzenie, które z nich nadają się do praktycznego otrzymywania energii atomowej.