Номер 6, страница 115, часть 2 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

6. Почему ядро цинка более устойчиво, чем ядро урана?

6. Почему ядро цинка более устойчиво, чем ядро урана?

Устойчивость атомного ядра напрямую зависит от его удельной энергии связи: чем больше эта энергия, тем прочнее ядро. Если проанализировать зависимость удельной энергии связи от массового числа $\text{A}$ для всех известных изотопов, то можно построить график. Этот график показывает, что удельная энергия связи сначала быстро растет для легких ядер, достигает максимума в области элементов с массовыми числами $A \approx 50-60$ (например, железо, никель), а затем медленно убывает для тяжелых ядер.

Ядро цинка (например, изотоп $^{64}Zn$ с $A=64$) находится в области, близкой к максимуму этой кривой. Его удельная энергия связи составляет примерно 8,7 МэВ на нуклон. Это высокое значение указывает на то, что нуклоны в ядре цинка очень сильно связаны друг с другом.

Ядро урана (например, изотоп $^{238}U$ с $A=238$) является тяжелым ядром и находится на спадающем участке графика. Его удельная энергия связи составляет около 7,6 МэВ на нуклон. Это значение заметно ниже, чем у цинка. Уменьшение удельной энергии связи у тяжелых ядер связано с возрастающим электростатическим отталкиванием между большим количеством протонов, которое ослабляет ядро, несмотря на действие сильного взаимодействия.

Таким образом, поскольку удельная энергия связи ядра цинка больше, чем у ядра урана, для разделения ядра цинка на отдельные нуклоны требуется затратить больше энергии в расчете на один нуклон. Это и означает, что ядро цинка является более прочным и, следовательно, более устойчивым.

Ответ: Ядро цинка более устойчиво, чем ядро урана, потому что его удельная энергия связи (около 8,7 МэВ/нуклон) значительно выше, чем удельная энергия связи ядра урана (около 7,6 МэВ/нуклон). Это означает, что нуклоны в ядре цинка связаны между собой прочнее.