
【化】 nuclear binding energy
hilum; nucleus; putamen; stone
【醫】 caryo-; caryon; core; karyo-; karyon; kernel; nidi; nidus; nuclei
nucleo-; nucleus
【化】 binding energy; bound energy
【醫】 binding energy
核結合能(Nuclear Binding Energy)是指将原子核内的質子和中子結合在一起的能量,也是分解原子核所需克服的最小能量。這一概念源于愛因斯坦質能方程($E=mc$),其數值等于原子核質量與組成它的單個自由核子質量差值(即質量虧損)對應的能量。
核結合能的計算公式為:
$$
B = (Zm_p + Nmn - M{text{核}})c
$$
其中,$Z$為質子數,$N$為中子數,$m_p$和$mn$分别為單個質子與中子的靜止質量,$M{text{核}}$為原子核的實際質量,$c$為光速。結合能越大,原子核的穩定性越高。
核結合能是原子核物理學中的重要概念,其定義和核心要點如下:
核結合能指将若幹核子(質子、中子)結合成原子核時釋放的能量,或将原子核完全分解為獨立核子所需吸收的能量。它反映了核力對核子的束縛強度。
質量虧損與能量轉換
原子核的實際質量小于組成它的單個核子質量總和,差額稱為質量虧損(Δm)。根據愛因斯坦質能方程:
$$
B = Delta m c
$$
其中,B為核結合能,c為光速。
結合能的本質
結合能并非原子核本身具有的能量,而是克服核力将核子分離所需的能量。例如,分解氦原子核需要吸收約28.3 MeV的能量。
比結合能(平均結合能)
定義為核結合能除以核子數(質量數A),公式為:
$$
varepsilon = frac{B}{A}
$$
比結合能越大,原子核越穩定。例如,鐵-56的比結合能最大,因此最穩定。
核能是通過核反應(裂變或聚變)釋放的能量,而結合能是核子結合或分解時的能量變化量。例如,鈾裂變時釋放的核能來源于反應前後質量虧損對應的結合能差異。
通過分析不同原子核的比結合能曲線,可判斷核反應的可行性:輕核聚變和重核裂變均會向比結合能更高的狀态轉變,從而釋放能量。
(注:更多數據可參考核物理教材或權威數據庫)
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