Как найти энергию связи Есв ядер для следующих изотопов: 1) 3^1 Н и 2) 4^2 Не? Какое из этих ядер будет более устойчивым? Известны массы нейтральных атомов: m 1^1 H = 1,00783 а. е. м., m 3^1 H = 3,01605 а. е. м., m 4^2 He = 4,00260 а. е. м. Также известна масса нейтрона: m 1^6 n = 1,00867 а. е. м.

Физика 9 класс Ядерная физика энергия связи изотопы 3^1H 4^2He устойчивость ядер массы атомов физика 9 класс Новый

Для нахождения энергии связи ядер (Есв) мы можем использовать формулу:

Есв = (Z * m(протон) + N * m(нейтрон) - m(ядро)) * c^2

где:

• Z - число протонов (атомный номер),
• N - число нейтронов,
• m(ядро) - масса ядра,
• c - скорость света (в данном случае мы можем использовать 931,5 МэВ/а. е. м. для перевода массы в энергию).

Теперь давайте рассчитаем энергию связи для каждого изотопа:

1) Для изотопа 3^1 H (тритий)

Тритий содержит:

• Z = 1 (1 протон),
• N = 2 (2 нейтрона).

Теперь подставим известные массы:

• m(протон) = 1,00783 а. е. м.,
• m(нейтрон) = 1,00867 а. е. м.,
• m(ядро) = 3,01605 а. е. м.

Теперь подставим все в формулу:

1. Считаем массу системы: Z * m(протон) + N * m(нейтрон) = 1 * 1,00783 + 2 * 1,00867 = 1,00783 + 2,01734 = 3,02517 а. е. м.
2. Теперь находим разницу: 3,02517 - 3,01605 = 0,00912 а. е. м.
3. Теперь переводим в энергию: Есв = 0,00912 * 931,5 = 8,49 МэВ.

2) Для изотопа 4^2 He (гелий-4)

Гелий-4 содержит:

• Z = 2 (2 протона),
• N = 2 (2 нейтрона).

Теперь подставим известные массы:

• m(ядро) = 4,00260 а. е. м.

Теперь подставим все в формулу:

1. Считаем массу системы: Z * m(протон) + N * m(нейтрон) = 2 * 1,00783 + 2 * 1,00867 = 2,01566 + 2,01734 = 4,03299 а. е. м.
2. Теперь находим разницу: 4,03299 - 4,00260 = 0,03039 а. е. м.
3. Теперь переводим в энергию: Есв = 0,03039 * 931,5 = 28,33 МэВ.

Сравнение устойчивости ядер

Энергия связи показывает, насколько устойчиво ядро. Чем выше энергия связи, тем более устойчивым является ядро. Мы получили:

• Есв(3^1 H) = 8,49 МэВ,
• Есв(4^2 He) = 28,33 МэВ.

Таким образом, ядро 4^2 He (гелий-4) будет более устойчивым, чем ядро 3^1 H (тритий), так как его энергия связи значительно выше.