Ответьте на вопросы, страница 221 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопрос

Какое ядро более устойчивое?

Устойчивость атомного ядра определяется величиной, называемой удельной энергией связи. Удельная энергия связи — это энергия связи, приходящаяся на один нуклон (протон или нейтрон) в ядре. Чем больше удельная энергия связи, тем прочнее связаны нуклоны в ядре и, следовательно, тем более устойчивым является ядро.

Энергия связи ($E_{связи}$) — это энергия, которую необходимо затратить, чтобы полностью разделить ядро на составляющие его нуклоны. Она вычисляется на основе дефекта масс по формуле Эйнштейна: $E_{связи} = \Delta m \cdot c^2$, где $\Delta m$ — дефект масс (разница между суммой масс свободных нуклонов и массой ядра), а $c$ — скорость света.

Удельная энергия связи ($\epsilon$) равна отношению полной энергии связи к массовому числу $A$ (общему числу нуклонов в ядре): $\epsilon = E_{связи} / A$.

Зависимость удельной энергии связи от массового числа показывает, что для лёгких ядер (например, дейтерия, гелия) она сначала резко возрастает с увеличением массового числа. Затем она достигает максимального значения в области массовых чисел $A \approx 50-60$. После этого для более тяжёлых ядер удельная энергия связи медленно убывает.

Максимум на этой кривой зависимости соответствует самым устойчивым ядрам. Наибольшей удельной энергией связи обладают ядра в районе железа. В частности, ядро изотопа железа-56 ($^{56}Fe$) имеет одну из самых высоких удельных энергий связи (около $8.8$ МэВ/нуклон) и традиционно считается одним из самых устойчивых ядер в природе. Технически, ядро изотопа никеля-62 ($^{62}Ni$) имеет немного большую удельную энергию связи, но ядро железа-56 имеет меньшую массу на нуклон и является конечным продуктом звёздного нуклеосинтеза в обычных звёздах, что делает его более распространённым и часто приводимым в качестве примера самого стабильного ядра.

Таким образом, ядра элементов в середине периодической таблицы, в районе железа, являются наиболее устойчивыми. Этот факт объясняет, почему лёгкие ядра могут выделять энергию при слиянии (термоядерный синтез), а очень тяжёлые ядра (например, уран) могут выделять энергию при делении. В обоих случаях продукты реакции оказываются более устойчивыми, чем исходные ядра.

Ответ: Наиболее устойчивыми являются ядра, обладающие максимальной удельной энергией связи. Максимум удельной энергии связи наблюдается у ядер с массовыми числами $A \approx 50-60$. Одним из самых устойчивых ядер является ядро изотопа железа-56 ($^{56}Fe$).