Номер 6, страница 234 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

6. Что называют дефектом масс?

6. Что называют дефектом масс?

Дефектом масс называют разность между суммой масс всех нуклонов (протонов и нейтронов), составляющих атомное ядро, когда они находятся в свободном состоянии, и реальной массой самого ядра.

Суть этого явления заключается в том, что масса ядра всегда меньше, чем сумма масс его составных частей. Это расхождение объясняется принципом эквивалентности массы и энергии, выраженным знаменитой формулой Альберта Эйнштейна $E=mc^2$.

Когда протоны и нейтроны объединяются для образования ядра, под действием сильных ядерных сил выделяется значительное количество энергии. Эта энергия называется энергией связи ядра. Она представляет собой ту работу, которую необходимо совершить, чтобы полностью расщепить ядро на отдельные, не взаимодействующие друг с другом нуклоны. Согласно формуле Эйнштейна, выделение энергии $E_{св}$ сопровождается уменьшением массы системы на величину $\Delta m$. Эта "потерянная" масса и есть дефект масс.

Следовательно, дефект масс является мерой энергии связи ядра. Чем больше дефект масс, тем больше энергия связи и, соответственно, тем прочнее и устойчивее ядро.

Формула для расчёта дефекта масс $\Delta m$:

$\Delta m = (Z \cdot m_p + N \cdot m_n) - M_{я}$

где:
$\text{Z}$ — число протонов в ядре (порядковый номер элемента);
$\text{N}$ — число нейтронов в ядре ($N = A - Z$, где $\text{A}$ — массовое число);
$m_p$ — масса свободного протона;
$m_n$ — масса свободного нейтрона;
$M_{я}$ — масса ядра.

Энергия связи $E_{св}$ напрямую связана с дефектом масс через следующее соотношение:

$E_{св} = \Delta m \cdot c^2$

где $\text{c}$ — скорость света в вакууме.

Понятие дефекта масс является фундаментальным в ядерной физике, так как оно объясняет энерговыделение в процессах ядерного синтеза (слияния легких ядер) и деления тяжелых ядер.

Ответ: Дефектом масс ($\Delta m$) называется разность между суммой масс свободных протонов и нейтронов, из которых состоит ядро, и массой самого ядра. Этот дефект массы эквивалентен энергии связи ядра ($E_{св}$) согласно соотношению Эйнштейна $E_{св} = \Delta m \cdot c^2$.