Номер 13, страница 105 - гдз по физике 9 класс учебник Кабардин

13. Что такое удельная энергия связи атомного ядра?

Удельная энергия связи атомного ядра — это физическая величина, которая характеризует прочность (стабильность) атомного ядра. Она равна энергии связи ядра, приходящейся на один нуклон (протон или нейтрон) в его составе.

Для того чтобы понять, что такое удельная энергия связи, сначала нужно определить энергию связи. Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Масса ядра ($M_{ядра}$) всегда оказывается меньше, чем сумма масс составляющих его свободных протонов и нейтронов. Эта разница в массах называется дефектом масс ($\Delta m$):

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

где $\text{Z}$ — число протонов в ядре, $\text{N}$ — число нейтронов, $m_p$ — масса свободного протона, а $m_n$ — масса свободного нейтрона.

Согласно принципу эквивалентности массы и энергии Эйнштейна, этому дефекту масс соответствует энергия, называемая энергией связи ($E_{связи}$). Это та энергия, которая выделяется при образовании ядра из отдельных нуклонов, или, наоборот, та энергия, которую необходимо затратить, чтобы разделить ядро на составляющие его нуклоны.

$E_{связи} = \Delta m \cdot c^2 = ((Z \cdot m_p + N \cdot m_n) - M_{ядра}) \cdot c^2$

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

Удельная энергия связи ($\epsilon$) — это отношение полной энергии связи ядра к общему числу нуклонов в нём, то есть к массовому числу $A = Z + N$:

$\epsilon = \frac{E_{связи}}{A}$

Чем больше удельная энергия связи, тем прочнее ядро. Анализ зависимости удельной энергии связи от массового числа $\text{A}$ показывает, что она достигает максимума (около 8,8 МэВ/нуклон) для ядер в середине периодической таблицы (например, для железа, $A \approx 56$), а для лёгких и тяжёлых ядер она меньше. Эта зависимость объясняет возможность выделения энергии как при синтезе лёгких ядер (термоядерная реакция), так и при делении тяжёлых ядер.

Ответ: Удельная энергия связи атомного ядра — это энергия связи, приходящаяся на один нуклон в ядре. Она служит мерой прочности ядра и вычисляется как отношение полной энергии связи ядра к числу нуклонов в нём ($\epsilon = E_{связи} / A$).