Для того чтобы найти удельную энергию связи в ядре атома изотопа урана, нам нужно сначала рассчитать энергию связи ядра, а затем разделить её на число нуклонов (протонов и нейтронов) в ядре. Давайте разберем этот процесс шаг за шагом.
Шаг 1: Определение количества нуклонов в ядре урана-238
- Уран-238 имеет 92 протона (это его атомный номер).
- Количество нейтронов можно найти, вычитая число протонов из массового числа: N = A - Z, где A - массовое число (238), Z - число протонов (92).
- Таким образом, количество нейтронов: N = 238 - 92 = 146.
Шаг 2: Расчет массы нуклонов
- Теперь мы можем рассчитать массу свободных нуклонов (92 протона и 146 нейтронов):
- Масса протонов: 92 * mP = 92 * 1,00814 а.е.м. = 92,74968 а.е.м.
- Масса нейтронов: 146 * mn = 146 * 1,00899 а.е.м. = 147,31314 а.е.м.
- Общая масса свободных нуклонов: 92,74968 + 147,31314 = 240,06282 а.е.м.
Шаг 3: Расчет энергии связи
- Энергия связи ядра (Eсв) определяется как разница между массой свободных нуклонов и массой ядра, умноженная на c² (где c - скорость света, но в данном случае мы будем использовать единицы, где c² = 931,5 МэВ/а.е.м.):
- Δm = 240,06282 - 238,12376 = 1,93906 а.е.м.
- Теперь находим энергию связи: Eсв = Δm * 931,5 МэВ/а.е.м. = 1,93906 * 931,5 = 1806,83 МэВ.
Шаг 4: Расчет удельной энергии связи
- Теперь, чтобы найти удельную энергию связи, делим общую энергию связи на общее количество нуклонов:
- Общее количество нуклонов = 92 + 146 = 238.
- Удельная энергия связи = Eсв / общее количество нуклонов = 1806,83 МэВ / 238 ≈ 7,59 МэВ/нуклон.
Таким образом, удельная энергия связи в ядре атома изотопа урана-238 составляет примерно 7,59 МэВ/нуклон.