Как можно рассчитать дефект массы, энергию связи и удельную энергию ядра азота 14N7?

Физика 11 класс Ядерная физика дефект массы энергия связи удельная энергия ядро азота 14N7 расчет дефекта массы физика 11 класс атомная физика ядерная физика свойства ядра Новый

Для расчета дефекта массы, энергии связи и удельной энергии ядра азота 14N7, нам нужно выполнить несколько шагов. Давайте разберем каждый из них по порядку.

Шаг 1: Определение состава ядра

Ядро азота 14N7 состоит из 7 протонов и 7 нейтронов. Это можно записать так:

• Протоны: 7
• Нейтроны: 7

Шаг 2: Вычисление теоретической массы ядра

Сначала найдем массу всех протонов и нейтронов, если бы они были свободными. Массы частиц следующие:

• Масса протона (m_p) ≈ 1.007276 а.е.м.
• Масса нейтрона (m_n) ≈ 1.008665 а.е.м.

Теперь вычислим общую массу изолированного ядра:

1. Общая масса протонов: 7 * 1.007276 = 7.050932 а.е.м.
2. Общая масса нейтронов: 7 * 1.008665 = 7.060655 а.е.м.
3. Теоретическая масса ядра (m_теор) = 7.050932 + 7.060655 = 14.111587 а.е.м.

Шаг 3: Определение экспериментальной массы ядра

Экспериментально измеренная масса ядра 14N7 составляет примерно 14.003074 а.е.м.

Шаг 4: Расчет дефекта массы

Дефект массы (Δm) можно найти, вычитая экспериментальную массу из теоретической:

Δm = m_теор - m_эксп = 14.111587 - 14.003074 = 0.108513 а.е.м.

Шаг 5: Расчет энергии связи

Энергия связи (E_b) ядра связана с дефектом массы по формуле:

E_b = Δm * c^2,

где c - скорость света, примерно равная 3 * 10^8 м/с. Однако, для удобства, мы используем значение 1 а.е.м. = 931.5 МэВ. Таким образом:

E_b = 0.108513 * 931.5 ≈ 101.4 МэВ.

Шаг 6: Расчет удельной энергии ядра

Удельная энергия связи (E_b/А) определяется как энергия связи на нуклон, где А - массовое число (в данном случае, А = 14):

Удельная энергия = E_b / A = 101.4 МэВ / 14 ≈ 7.24 МэВ/нуклон.

Итак, итоговые результаты:

• Дефект массы: 0.108513 а.е.м.
• Энергия связи: примерно 101.4 МэВ.
• Удельная энергия: примерно 7.24 МэВ/нуклон.

Надеюсь, это объяснение помогло вам разобраться в расчетах!