Номер 6, страница 192 - 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 величины его удельной энергии связи — средней энергии, которая удерживает один нуклон внутри ядра. Чем больше эта величина, тем ядро более устойчиво.

Если построить график зависимости удельной энергии связи от массового числа $\text{A}$ (общего числа нуклонов) для всех существующих ядер, то можно заметить четкую закономерность. Удельная энергия связи сначала резко возрастает для легких ядер, затем достигает максимального значения в области массовых чисел $A \approx 50-60$ (в этой области находятся железо, никель и близкий к ним по массе цинк), а после этого плавно уменьшается для более тяжелых ядер.

Ядро цинка (например, изотоп $^{64}Zn$ с массовым числом $A=64$) находится как раз вблизи пика этой кривой. Его удельная энергия связи составляет примерно 8,7 МэВ/нуклон.

В то же время ядро урана (например, изотоп $^{238}U$ с массовым числом $A=238$) — это тяжелое ядро, которое расположено на спадающей части графика. Его удельная энергия связи заметно ниже и составляет около 7,6 МэВ/нуклон.

Поскольку удельная энергия связи у цинка ($ \approx 8,7$ МэВ/нуклон) больше, чем у урана ($ \approx 7,6$ МэВ/нуклон), это означает, что нуклоны в ядре цинка связаны друг с другом в среднем прочнее, чем в ядре урана. Чтобы "оторвать" один нуклон от ядра цинка, требуется затратить больше энергии, чем для отрыва нуклона от ядра урана. Именно по этой причине ядро цинка является более прочным и, следовательно, более устойчивым.

Низкая удельная энергия связи тяжелых ядер, таких как уран, объясняет их способность к радиоактивному распаду и делению. В ходе этих процессов образуются более легкие и более стабильные дочерние ядра, обладающие большей удельной энергией связи.

Ответ: Ядро цинка более устойчиво, чем ядро урана, потому что удельная энергия связи цинка (около 8,7 МэВ/нуклон) больше, чем удельная энергия связи урана (около 7,6 МэВ/нуклон), что указывает на более прочную связь нуклонов в ядре цинка.