Номер 11, страница 105 - гдз по физике 9 класс учебник Кабардин

11. Что такое энергия связи атомного ядра?

11. Энергия связи атомного ядра — это минимальная энергия, которую необходимо затратить, чтобы расщепить ядро на составляющие его нуклоны (протоны и нейтроны) и удалить их друг от друга на бесконечное расстояние, где они перестают взаимодействовать. Эквивалентное определение: это энергия, которая выделяется в процессе образования ядра из отдельных, свободных нуклонов.

Причиной возникновения энергии связи является так называемый дефект масс. Практика показывает, что масса любого стабильного атомного ядра ($M_я$) всегда меньше суммы масс составляющих его протонов ($m_p$) и нейтронов ($m_n$), когда они находятся в свободном состоянии. Эта разница масс и называется дефектом масс ($Δm$).

Дефект масс вычисляется по формуле:
$Δm = (Z \cdot m_p + N \cdot m_n) - M_я$
где $\text{Z}$ — число протонов в ядре (атомный номер), $\text{N}$ — число нейтронов ($N=A-Z$, где $\text{A}$ - массовое число), $m_p$ — масса свободного протона, $m_n$ — масса свободного нейтрона, а $M_я$ — масса ядра.

Согласно знаменитому соотношению эквивалентности массы и энергии, установленному Альбертом Эйнштейном ($E = mc^2$), "исчезнувшая" масса (дефект масс) превращается в энергию, которая удерживает нуклоны вместе в ядре. Эта энергия и есть энергия связи $E_{св}$. Она рассчитывается как:
$E_{св} = Δm \cdot c^2 = [(Z \cdot m_p + N \cdot m_n) - M_я] \cdot c^2$
где $\text{c}$ — скорость света в вакууме (приблизительно $3 \cdot 10^8$ м/с).

Таким образом, энергия связи является мерой прочности ядра. Чем больше энергия связи (особенно удельная энергия связи, т.е. энергия на один нуклон), тем более стабильным является атомное ядро.

Ответ: Энергия связи атомного ядра — это энергия, равная работе, которую нужно совершить для расщепления ядра на отдельные нуклоны. Она обусловлена дефектом масс (разницей между суммой масс свободных нуклонов и массой ядра) и вычисляется по формуле Эйнштейна $E_{св} = Δm \cdot c^2$.