Рассчитайте удельную энергию связи ядра атома гелия $^{4}_{2}He$. Масса протона 1,0073 а.е. м., масса нейтрона 1,0087 а. е. м., масса изотопа гелия 4,00260 а. е. м., масса электрона 0,00055 а. е. м.
Дано:
$^{4}_{2}He$;
$m_{p} = 1,0073$ а.е. м.;
$m_{n} = 1,0087$ а.е. м.;
$m_{e} = 0,00055$ а.е. м.;
m = 4,00260 а.е. м.
$c = 3 * 10^{8}$ м/с.
Найти:
$E_{уд}$ − ?
Решение:
Найдем дефект массы ядра:
$Δm = (Zm_{p} + Nm_{n}) - m$;
Z = 2;
N = A − Z = 4 − 2 = 2;
Атом гелия состоит из 2 протонов, 2 нейтронов.
Δm = (2 * 1,0073 + 2 * 1,0087) − 4,00260 = 0,0294 а.е.м.;
$1 а.е.м. = 1,6605 * 10^{-27}$ кг;
Δm = $1,6605 * 10^{-27} * 0,0294 = 0,049 * 10^{-27}$ кг;
Найдем удельную энергию связи:
$E = Δmс^{2}$;
$E_{уд} = \frac{E}{A} = \frac{Δmс^{2}}{A}$
$E_{уд} = \frac{0,0049 * 10^{-27} * (3 * 10^{8})^{2}}{4} = 0,11 * 10^{-11}$ Дж;
$1 Дж = \frac{1}{1,6 * 10^{-13}} МэВ$;
$E_{уд} = \frac{0,11 * 10^{-11}}{1,6 * 10^{-13}} = 6,9$ МэВ/нуклон.
или
Найдем дефект массы ядра:
$Δm = (Zm_{p} + Nm_{n}) - m$;
Z = 2;
N = A − Z = 4 − 2 = 2;
Атом гелия состоит из 2 протонов, 2 нейтронов.
Δm = (2 * 1,0073 + 2 * 1,0087) − 4,00260 = 0,0294 а.е.м.;
Найдем удельную энергию связи:
$E = Δmс^{2}$;
$E_{уд} = \frac{E}{A} = \frac{Δmс^{2}}{A}$;
$с^{2} = 931,5 \frac{МэВ}{а.е.м.}$;
$E_{уд} = \frac{0,0294 * 931,5}{4} = 6,9$ МэВ/нуклон.
Ответ: 6,9 МэВ/нуклон.