ARAŞDIRMA | 1 |
Məsələ 1. | Helium nüvəsinin kütləsi 4,002603 a.k.v.-yə
bərabərdir (bax: cədvəl 4.4). 1 a.k.v. kütlə 931,5 MeV enerjiyə
ekvivalent olduğundan helium
nüvəsinin enerjisi:
E1 = 4,002603 ⋅ 931,5 MeV = 3728,425 MeV.
Helium nüvəsinin enerjisinin onu təşkil edən
zərrəciklərin eneqiləri cəminə bərabər olub-olmadığını təyin edin. Nəticənin müzakirəsi: • Helium atomunun kütləsi ilə onu təşkil edən zərrəciklərinin kütlələri cəmi arasında hansı münasibət mövcuddur? • Apardığınız hesablamalar nüvə və onun nuklonları arasında enerjinin saxlanması qanununun ödənildiyini təsdiq etdimi? |
Nüvənin rabitə enerjisi. Aparılan çoxsaylı eksperimentlərdən müəyyən olunmuşdur ki, atomun kütləsi onu təşkil edən zərrəciklərin (proton, neytron və elektronların) sərbəst haldakı kütlələri cəmindən kiçikdir. Buna görə də nüvənin E1 enerjisi onu təşkil edən sərbəst nuklonların E2 enerjisindən ΔE = E2 — E1 qədər kiçik olmalıdır. Araşdırmada bunu sübut etdiniz: helium nüvəsi üçün ΔE = 27,215 MeV alındı. Lakin bu heç də o demək deyildir ki, nuklonlar nüvəni əmələ gətirdikdə təbiətin fundamental qanunu olan enerjinin saxlanması qanunu pozulmuşdur. Ona görə ki, atom nüvəsini nuklonlara ayırmaq üçün onlar arasındakı güclü nüvə qüvvələrinə qarşı iş görmək lazımdır - enerji sərf olunmalıdır. Deməli, nuklonların sərbəst haldakı enerjilərinin cəmi nüvənin enerjisindən böyük olmalıdır ki, onlar birləşib nüvə əmələ gətirdikdə, yaxud əksinə, nüvəni proton və neytrona ayırdıqda həmin artıq enerjinin şüalanması baş versin. Beləliklə, eneıjinin saxlanması qanunu təmin olunur!
• Nüvəni sərbəst nuklonlara parçalamaq üçün lazım olan minimum enerji nüvənin rabitə enerjisi adlanır.
Erab = [Zmp + (A - Z)mn - Mn] ⋅ c2. (1)
Bilirsiniz ki, (1) düsturunda orta mötərizədəki ifadə kütlə defekti adlanır.
• Kütlə defekti - nüvəni təşkil edən sərbəst nuklonlann kütlələri cəmi ilə nüvə kütləsinin fərqidir:
Δm = Zmp + (A - Z)mn - MN. (2).
Kütlə atom kütlə vahidi (a.k.v.) ilə ölçüldükdə rabitə enerjisinin MeV-lə ifadə olunan qiymətini belə yazmaq olar:
Erab 931,5 ⋅ Δm (3)
Əgər (3) düsturuna əsasən nüvənin rabitə enerjisini hesablayıb alman qiyməti nuklonların sayına böləriksə, bir nuklona düşən rabitə enerjisini - xüsusi rabitə enerjisini təyin etmiş olarıq:
ε = Erab
A
= 931,5-Δm
A. (4)
Xüsusi rabitə eneıjisi müxtəlif nüvələrdə müxtəlif qiymətə malikdir. Xüsusi rabitə enerjisinin maksimal
qiyməti
8,7 MeV
nuklon - a yaxındır.O, kütlə ədədi 50 ÷ 60
rasında olan
kimyəvi elementlərə xasdır. Ağır elementlərin xüsusi rabitə enerjisi 8 MeV
nuklon - dan azdır,məsələn, təbii uran nüvəsinin
xüsusi rabitə
enerjisi ≈ 7,6 MeV
nuklon - dur.