Номер 4, страница 225 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Молекулярная физика. 8. Молекулярная структура вещества. Параграф 47. Масса атомов. Молярная масса. Вопросы - номер 4, страница 225.

Условие.

4. Дайте определение дефекта массы. Чем он объясняется?

Решение.

3. Что такое массовое число?

Массовое число, обозначаемое символом $A$, представляет собой общее количество нуклонов (то есть протонов и нейтронов) в атомном ядре. Массовое число всегда является целым числом, так как оно подсчитывает количество частиц.
Оно равно сумме числа протонов $Z$ (которое также называется зарядовым числом или атомным номером) и числа нейтронов $N$ в ядре.
Формула для массового числа выглядит следующим образом: $A = Z + N$
Например, для изотопа углерода-14 ($^{14}C$), который имеет 6 протонов и 8 нейтронов, массовое число будет $A = 6 + 8 = 14$. Атомы одного и того же химического элемента, имеющие разные массовые числа (из-за разного количества нейтронов), называются изотопами.

Ответ: Массовое число — это общее целое число протонов и нейтронов в атомном ядре.

4. Дайте определение дефекта массы. Чем он объясняется?

Дефект массы ($\Delta m$) — это физическая величина, равная разности между суммой масс всех свободных нуклонов (протонов и нейтронов), из которых состоит ядро, и реальной, экспериментально измеренной массой самого ядра. Важно отметить, что масса ядра всегда оказывается меньше, чем сумма масс его составляющих.
Дефект массы рассчитывается по формуле:
$\Delta m = (Z \cdot m_p + N \cdot m_n) - M_{я}$
где $Z$ — число протонов, $N$ — число нейтронов, $m_p$ — масса свободного протона, $m_n$ — масса свободного нейтрона, а $M_{я}$ — масса ядра.

Объяснение этого явления заключается в фундаментальном принципе эквивалентности массы и энергии, установленном Альбертом Эйнштейном и выраженном его знаменитой формулой $E = mc^2$.
Когда протоны и нейтроны объединяются, чтобы сформировать ядро, между ними возникают мощные ядерные силы притяжения. Этот процесс сопровождается выделением огромного количества энергии, называемой энергией связи ядра ($E_{св}$). Энергия связи — это та энергия, которая удерживает нуклоны вместе и которую необходимо затратить, чтобы разделить ядро на отдельные частицы.
Согласно соотношению Эйнштейна, выделение энергии эквивалентно уменьшению массы системы. Таким образом, дефект массы — это и есть та "потерянная" масса, которая преобразовалась в энергию связи ядра. Связь между ними выражается формулой:
$E_{св} = \Delta m \cdot c^2$
где $c$ — скорость света в вакууме. Чем больше дефект массы, тем больше энергия связи, и тем более стабильным является атомное ядро.

Ответ: Дефект массы — это разность между суммой масс нуклонов, составляющих ядро, и массой самого ядра. Он объясняется тем, что при образовании ядра часть массы нуклонов превращается в энергию связи, удерживающую их вместе, в соответствии с принципом эквивалентности массы и энергии ($E = mc^2$).