Номер 1, страница 307 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Глава 12. Физика атомного ядра. Параграф 80. Энергия связи атомных ядер. Вопросы к параграфу - номер 1, страница 307.

Условие.

1. Что называют энергией связи ядра?

Решение.

Решение 2.

1. Энергией связи атомного ядра называют минимальную энергию, которую необходимо затратить для полного расщепления ядра на составляющие его нуклоны (протоны и нейтроны). Эту же энергию можно определить как энергию, которая выделяется в процессе образования ядра из отдельных нуклонов. Наличие энергии связи свидетельствует о том, что нуклоны в ядре находятся в связанном состоянии.

Появление энергии связи объясняется явлением, которое называется дефектом масс. Экспериментально установлено, что масса покоя любого атомного ядра $M_я$ всегда оказывается меньше, чем сумма масс покоя составляющих его протонов и нейтронов, когда они находятся в свободном состоянии. Эта разница масс $Δm$ и называется дефектом масс. Его можно вычислить по следующей формуле:

$Δm = (Z \cdot m_p + N \cdot m_n) - M_я$

В данной формуле $Z$ — это зарядовое число (количество протонов в ядре), $N$ — количество нейтронов, $m_p$ — масса свободного протона, а $m_n$ — масса свободного нейтрона.

Согласно фундаментальному соотношению эквивалентности массы и энергии, установленному А. Эйнштейном, дефекту масс $Δm$ соответствует энергия связи ядра $E_{св}$. Она вычисляется по знаменитой формуле:

$E_{св} = Δm \cdot c^2 = ((Z \cdot m_p + N \cdot m_n) - M_я) \cdot c^2$

Здесь $c$ — это скорость света в вакууме (приблизительно $3 \cdot 10^8$ м/с). Чем больше энергия связи, приходящаяся на один нуклон (удельная энергия связи), тем более устойчивым является атомное ядро.

Ответ: Энергия связи ядра — это минимальная энергия, необходимая для расщепления ядра на составляющие его нуклоны, или, что эквивалентно, энергия, выделяющаяся при образовании ядра из отдельных нуклонов. Она возникает из-за дефекта масс (разницы между суммой масс свободных нуклонов и массой ядра) и рассчитывается по формуле Эйнштейна $E_{св} = Δm \cdot c^2$.