如何原子 结合能 计算结合能

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2016-12-13 07:28 标签： 结合能计算
原子核的结合能
原子核的结合能
核子结合成原子核时，有质量亏损，根据爱因斯坦的质能联系方程，必然放出相应的能量△E=△mc2，这个能量叫做原子核的结合能．显然，如果要把原子核分开成核子，必须给以同样的能量．
核子组成不同的原子核时，放出的结合能的大小也不相同．结合能除以核子数就得到核子的平均结合能，其意义是：核子结合成原子核时，平均每个核子所释放的结合能．它也等于把原子核拆散成核子时，外界必须提供给每个核子的平均能量．可见，平均结合能的大小表征着原子核稳定的程度．
从平均结合能曲线如图可知利用原子核能的可能途径．对于轻核聚变成为稍重核的聚变来说，由于聚合过程中的质量亏损，就能放出大量的原子核能．平均结合能曲线的左端有几处突起的地方，它们分别是
当把更轻的原子核聚成上述几种原子核时就放出大量的能量．重核发生裂变时，也能放出能量．当中子打击铀核时，铀核分裂为两个中等质量的原子核．由于中等质量的原子核的核子平均结合能比重核的大，核子结合成中等原子核时的质量亏损大于结合成重核时的质量亏损，从而放出能量．从能量的角度来看，这些核子结合成两个中等质量的原子核时放出的能量要大于这些核子结合成重核时放出的能量．显然，这个能量差就是重核分裂成两个中等原子核时要释放出来的能量．
可见，原子核在发生聚变和裂变反应时释放出的巨大能量，都是由于在核反应中发生了质量亏损．对此可能会产生一个疑问：在核反应前后，是不是质量不守恒了呢？不能这样看．因为核反应中放出的能量是以反应后的各种产物的动能的形式给出的，这些产物的运动速度很大．在相对论力学中，运动速度很大的物体的质量将有所增加，这增加的部分就是运动质量．我们在计算质量亏损时，都是用的静止质量，如果把反应后各产物的运动质量也计算进去，那么反应前后的质量将是相等的．也就是说：在相对论力学中，核反应前后物体的质量仍是守恒的．
此外，对于平均结合能曲线的形状还可以用核力的作用来说明．对于最轻的那些原子核，由于核子数很少，全部核子都处在核的表面，即每个核子没有被其他核子完全包围起来，只是向着核中心的那一面受核力的作用，因此核子的平均结合能比较小．随着核子数的增加，就有越来越多的核子被周围的核子包围起来，各方面都受到核力的作用，因此核子的平均结合能也随着增加．但是，由于核力发生作用的距离非常短，只对相邻核子起作用，因此核子数增加到一定程度，核子的平均结合能就不再增加．另一方面，随着核内质子数的增加，正电荷之间的斥力作用也随着增大，它将抵消一部分核力的作用，因而使结合能减小，这就是结合能曲线经过最高点以后向下弯的原因．质量数过大的荷，由于结合能减小，就变得越来越不稳固，以致能自发地放出某种粒子而衰变成质量数较小的核，这就是天然放射现象．在自然界中不容易看到质量数比铀还大的超铀元素，就是这个缘故．(在本世纪60年代末，物理学家预言：在原子序数等于114，质量数等于298附近，可能有特别稳定的原子核，这一区域叫“超重岛”．不过到目前为止，不论在自然界或人工方法，都还没有发现这种超重元素．)小木虫 --- 500万硕博科研人员喜爱的学术科研平台
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