
【化】 nuclear binding energy
hilum; nucleus; putamen; stone
【医】 caryo-; caryon; core; karyo-; karyon; kernel; nidi; nidus; nuclei
nucleo-; nucleus
【化】 binding energy; bound energy
【医】 binding energy
核结合能(Nuclear Binding Energy)是指将原子核内的质子和中子结合在一起的能量,也是分解原子核所需克服的最小能量。这一概念源于爱因斯坦质能方程($E=mc$),其数值等于原子核质量与组成它的单个自由核子质量差值(即质量亏损)对应的能量。
核结合能的计算公式为:
$$
B = (Zm_p + Nmn - M{text{核}})c
$$
其中,$Z$为质子数,$N$为中子数,$m_p$和$mn$分别为单个质子与中子的静止质量,$M{text{核}}$为原子核的实际质量,$c$为光速。结合能越大,原子核的稳定性越高。
核结合能是原子核物理学中的重要概念,其定义和核心要点如下:
核结合能指将若干核子(质子、中子)结合成原子核时释放的能量,或将原子核完全分解为独立核子所需吸收的能量。它反映了核力对核子的束缚强度。
质量亏损与能量转换
原子核的实际质量小于组成它的单个核子质量总和,差额称为质量亏损(Δm)。根据爱因斯坦质能方程:
$$
B = Delta m c
$$
其中,B为核结合能,c为光速。
结合能的本质
结合能并非原子核本身具有的能量,而是克服核力将核子分离所需的能量。例如,分解氦原子核需要吸收约28.3 MeV的能量。
比结合能(平均结合能)
定义为核结合能除以核子数(质量数A),公式为:
$$
varepsilon = frac{B}{A}
$$
比结合能越大,原子核越稳定。例如,铁-56的比结合能最大,因此最稳定。
核能是通过核反应(裂变或聚变)释放的能量,而结合能是核子结合或分解时的能量变化量。例如,铀裂变时释放的核能来源于反应前后质量亏损对应的结合能差异。
通过分析不同原子核的比结合能曲线,可判断核反应的可行性:轻核聚变和重核裂变均会向比结合能更高的状态转变,从而释放能量。
(注:更多数据可参考核物理教材或权威数据库)
【别人正在浏览】