Nishati kisheria wa kiini atomia: Mfumo na ufafanuzi thamani

Kila moja ya viini atomia kabisa dutu kemikali yoyote lina seti maalum ya protoni, nyutroni. Wao ni uliofanyika pamoja na ukweli kwamba chembe kuwasilisha ndani ya nishati kisheria ya kiini atomia.

kipengele tabia ya vikosi nyuklia ya mvuto ni nguvu zao juu sana kwa umbali kiasi kidogo (10 ^-13 cm). Katika kuongezeka kwa umbali kati ya chembe na nguvu ya kivutio ni dhaifu ndani ya chembe.

Mjadala juu ya nishati kisheria katika kiini

Kama sisi kufikiria kuwa kuna njia ya kutenganisha moja kwa moja kutoka kiini, protoni, nyutroni ya atomu, na kuwaweka katika umbali kiasi kwamba nishati kisheria wa kiini atomia ilikoma kazi, ni lazima kufanya kazi kwa bidii sana. Ili dondoo kernel ya wapiga kura wake atomiki, ni lazima kujaribu kushinda majeshi ya ndani ya atomiki. Juhudi hizi watakwenda nje kutenganisha chembe juu ya nucleons yaliyomo ndani yake. Kwa hiyo inawezekana hakimu kwamba nishati ya kiini atomia ni chini ya nishati ya chembe ya hapo lina.

Ni sawa na wingi wa chembe subatomic wingi wa chembe?

Mwaka wa 1919, watafiti kujifunza kupima wingi wa kiini atomia. Mara nyingi ni "vunja" kwa njia ya vifaa maalum ya kiufundi, walioitwa spectrometers molekuli. kanuni ya uendeshaji wa vifaa kama ni kuwa ikilinganishwa tabia ya mwendo wa chembe na raia tofauti. Aidha, chembe hizi sawa malipo ya umeme. Hesabu zinaonyesha kuwa wale chembe ambayo ina kasi tofauti kwa wingi kusonga pamoja trajectories tofauti.

wanasayansi wa kisasa wamegundua kwa usahihi mkubwa raia ya viini wote na protons yao majimbo na nyutroni. Kama sisi kulinganisha uzito wa punje maalum kwa kiasi ya raia wa chembechembe zilizomo ndani yake, ni zamu kuwa katika kila kesi wingi wa msingi ni kubwa kuliko wingi wa protoni ya mtu binafsi na nyutroni. Hii tofauti ya takriban 1% kwa kila kemikali. Kwa hiyo inaweza kuhitimishwa kwamba nishati kisheria wa kiini atomia - ni 1% ya nishati ya amani yake.

tabia za vikosi nyuklia

manane walio ndani ya kiini, kurudisha kila mmoja na vikosi Coulomb. Lakini wakati chembe moja hayako mbali. Hii ni kuwezeshwa na kuwepo kwa vikosi vya kuvutia kati ya chembe katika chembe. Nguvu hizi, ambayo ni ya aina hii ni tofauti na uwezo, aitwaye kinuklia. Na mwingiliano wa nutroni na protoni kuitwa mwingiliano nguvu.

Kwa kifupi, mali wa vikosi nyuklia ni:

• Hii uhuru malipo;
• athari tu kwa umbali mfupi,
• na kueneza, ambayo ni kueleweka retention karibu kila mmoja tu ya idadi fulani ya nucleons.

Kwa mujibu wa sheria ya uhifadhi wa nishati, wakati ambapo chembe za nyuklia ni kushikamana, kuna utoaji wa nishati katika mfumo wa mionzi.

nishati kisheria ya viini atomia: formula

Kwa mahesabu zilizotajwa kutumia formula ya kawaida:

E _{b = (Z · m p + (} AZ) · m n -M _i) · c²

Hapa E chini ya _kisheria inahusu nishati kisheria ya kiini, c - kasi ya mwanga, Z ni idadi ya protons, (AZ) - Idadi ya nyutroni, m _p inaashiria wingi wa protoni, na m _n - wingi wa nutroni. M _i ni uzito wa kiini atomia.

nishati ya ndani ya viini wa vitu mbalimbali

Kuamua nishati ya nyuklia kisheria, kutumika formula moja. Mahesabu kwa formula kisheria nishati kama hapo awali ulionyesha, si zaidi ya 1% ya jumla ya nishati ya chembe au nishati mapumziko. Hata hivyo, tarehe ya uchunguzi wa karibu zinageuka kuwa idadi hii kabisa inatofautiana katika kipindi cha mpito kutoka kileo hadi kingine. Kama kujaribu kuamua maadili yake halisi, watakuwa na hasa tofauti na kile kinachoitwa viini mwanga.

Kwa mfano, kisheria nishati ndani ya chembe hidrojeni ni sifuri, kwa sababu kuna protoni moja tu. nishati kisheria ya viini heli itakuwa 0.74%. Katika msingi wa dutu aitwaye tritium, idadi hii itakuwa sawa na 0.27%. Katika oksijeni - 0.85%. Katika kiini, ambayo ni kuhusu sitini nucleons ya nishati ya atomiki kisheria ingekuwa juu 0.92%. Kwa viini vilivyo na uzito mkubwa, idadi hii polepole kupungua kwa 0.78%.

Kuamua nyuklia kisheria nishati ya helium, tritium, oksijeni, au kitu kingine chochote kutumika formula moja.

Aina za protoni, nyutroni

Sababu za tofauti hizi zinaweza kuelezwa. Watafiti iligundua kuwa nucleons yote, ambayo ni zilizomo ndani kiini, ni kugawanywa katika makundi mawili: ardhi na ndani. nucleons ndani - ni wale ambao ni kuzungukwa na protons nyingine na nyutroni kutoka pande zote. uso kuzungukwa na wao tu kutoka ndani.

nishati kisheria wa kiini atomia - nguvu kwamba ni walionyesha zaidi katika nucleons ndani. Kitu njia sawa, na hutokea wakati mvuto wa majimaji mbalimbali.

Jinsi nucleons wengi katika kiini huwekwa

Ilibainika kuwa idadi ya nucleons ndani hasa chini katika kile kinachoitwa viini mwanga. Na wale ni wa jamii ya mwanga, karibu wote wa nucleons ni kuonekana kama juu juu. Inaaminika kuwa nishati kisheria wa kiini atomia - ni kiasi kwamba mahitaji ya kukua na idadi ya protoni, nyutroni. Lakini hata ukuaji kama haiwezi kuendelea kwa muda usiojulikana. Wakati idadi kadhaa ya nucleons - na ni 50-60 - anakuja katika athari nguvu nyingine - repulsion yao ya umeme. Hutokea hata bila kujali kama nishati kisheria katika kiini.

nishati kisheria wa kiini atomia katika vifaa mbalimbali zinazotumiwa na wanasayansi ili kutolewa nishati ya nyuklia.

wanasayansi wengi ni daima nia ya swali: wapi nishati wakati viini nyepesi Fuse katika nzito? Kwa kweli, hali hii ni sawa na fission atomiki. Katika mchakato wa fusion ya viini mwanga, kama vile hufanyika katika mpasuko ya viini nzito siku zote sumu aina nguvu. Na "kupata" kutoka viini mwanga nucleons wote ni katika wao, haja ya kutanua chini ya nishati ya moja kwamba anasimama nje wakati wao ni pamoja. Kauli kuzungumza pia ni kweli. Kwa kweli, awali ya nishati ambayo iko juu ya halisi ya idara ya habari, inaweza kuwa maalum zaidi fission nguvu.

Wanasayansi alisoma mchakato fission

mchakato wa mwatuko nyuklia iligunduliwa na wanasayansi Hahn na Shtrasmanom mwaka 1938. Ndani ya kuta ya Chuo Kikuu Berlin ya watafiti kemikali aligundua kwamba katika mchakato wa uranium bombardment nutroni nyingine, ni hubadilishwa mambo nyepesi umesimama katikati ya meza mara kwa mara.

mchango mkubwa kwa maendeleo ya sehemu hii ya elimu imefanya na Liza Meytner, ambaye Gang mara moja mapendekezo ya utafiti mionzi pamoja. Hahn Meitner kuruhusiwa kufanya kazi kwa masharti tu kwamba kufanya utafiti wao katika Lelo na kamwe mapenzi kupanda kwa sakafu ya juu, ambayo ilikuwa ukweli wa ubaguzi. Hata hivyo, hii si kuizuia kufikia maendeleo makubwa katika masomo ya kiini atomia.