અણુ ન્યુક્લીની બંધનકર્તા ઊર્જા કેવી રીતે નક્કી થાય છે? એ

અણુ ન્યુક્લિયસની બંધનકર્તા ઊર્જા એ ઊર્જા છે જે ન્યુક્લિયસને વ્યક્તિગત ન્યુક્લિઅન્સમાં વિભાજિત કરવા માટે ખર્ચવામાં આવશ્યક છે. મુક્ત ન્યુક્લિઅન્સમાંથી ન્યુક્લિયસની રચના દરમિયાન સમાન ઊર્જા મુક્ત થાય છે. તેની ગણતરી એલ. આઈન્સ્ટાઈનના સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને કરી શકાય છે જે કણોના સમૂહ અને ઊર્જાને જોડે છે:

\(~W = mc^2\)

સામૂહિક સ્પેક્ટ્રોગ્રાફની રચના પછી, સામયિક કોષ્ટકના તત્વોના તમામ આઇસોટોપ્સના સમૂહને મહાન ચોકસાઈ (0.01% સુધી) સાથે માપવાનું શક્ય બન્યું, જે વૈજ્ઞાનિકોએ કર્યું.

આ ડેટાનું પૃથ્થકરણ દર્શાવે છે કે તમામ તત્વો માટે ન્યુક્લિયસનો બાકીનો સમૂહ તેના ઘટક ન્યુક્લિઅન્સના બાકીના સમૂહના સરવાળા કરતા ઓછો છે, જો બાદમાં મુક્ત સ્થિતિમાં હોય. આ તફાવત તીવ્રતા દ્વારા વર્ગીકૃત કરી શકાય છે

\(~\Delta m = \sum m_n - n_(ja) = Zm_p + (A-Z)m_n - m_(ja),\)

જેને સામૂહિક ખામી કહેવાય છે. મુક્ત કણોમાંથી ન્યુક્લિયસની રચના દરમિયાન દળમાં ઘટાડો એટલે કે કણોની આ સિસ્ટમની ઊર્જા બંધનકર્તા ઊર્જાના જથ્થા દ્વારા ઘટે છે.

\(~W_(sv) = \Delta mc^2 = (Zm_p+(A - Z)m_n - m_(ja))c^2 .\)

બંધનકર્તા ઊર્જા એ ન્યુક્લિયસને તેના ઘટક ન્યુક્લિઅન્સમાં વિભાજિત કરવા માટે જરૂરી કામના જથ્થા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. પરંતુ આ ઊર્જા ક્યાં જાય છે?

જ્યારે ન્યુક્લિઅન્સમાંથી ન્યુક્લિયસ રચાય છે, ત્યારે બાદમાં, ટૂંકા અંતર પર પરમાણુ દળોની ક્રિયાને કારણે, પ્રચંડ પ્રવેગ સાથે એકબીજા તરફ ધસી આવે છે. આ કિસ્સામાં ઉત્સર્જિત \(~\gamma\) ક્વોન્ટામાં બંધનકર્તા ઊર્જા W sv હોય છે, એટલે કે. જ્યારે ન્યુક્લિઅન્સમાંથી ન્યુક્લીની રચના થાય છે, ત્યારે આ બંધનકર્તા ઊર્જા મુક્ત થાય છે. બંધનકર્તા ઊર્જા ખૂબ ઊંચી છે (તે સામાન્ય રીતે MeV: 1 MeV = 10 6 eV = 1.6 \(\cdot\) 10 -13 J માં વ્યક્ત થાય છે). આ મૂલ્ય નીચેના ઉદાહરણ દ્વારા નક્કી કરી શકાય છે: 4 ગ્રામ હિલીયમની રચના કોલસાની 5-6 કારના દહન દરમિયાન સમાન ઊર્જાના પ્રકાશન સાથે છે.

ન્યુક્લિયસની મહત્વની લાક્ષણિકતા એ ન્યુક્લિયન દીઠ સરેરાશ પરમાણુ બંધનકર્તા ઊર્જા છે (કહેવાતા ચોક્કસ પરમાણુ બંધનકર્તા ઊર્જા),

\(\omega_(sv) = \frac(W_(sv))(A)\)

તે જેટલું મોટું છે, ન્યુક્લિયન્સ એકબીજા સાથે જોડાયેલા હોય છે, ન્યુક્લિયસ વધુ મજબૂત હોય છે. આ ચોક્કસ બંધનકર્તા ઊર્જા \(~\omega_(sv)\) હંમેશા ગણતરી કરી શકાય છે. પરિણામો દર્શાવે છે કે મોટાભાગના ન્યુક્લી માટે \(\omega_(sv)\અંદાજે 8\) MeV અને ખૂબ જ હળવા અને ખૂબ ભારે ન્યુક્લી માટે ઘટે છે.

જેમ જેમ ન્યુક્લિયસમાં ન્યુક્લિઅન્સની સંખ્યામાં વધારો થાય છે તેમ, પ્રોટોન વચ્ચેના કુલોમ્બ પ્રતિકૂળ દળો વધે છે, જે ન્યુક્લિયસમાંના બોન્ડને નબળા પાડે છે અને ભારે ન્યુક્લિયસ માટે \(~\omega_(sv)\) નું મૂલ્ય ઘટે છે. મૂલ્ય \(~\omega_(sv)\) મધ્યમ સમૂહ (A = 50...60) ના કર્નલ માટે મહત્તમ છે, તેથી, તેઓ સૌથી વધુ શક્તિ (ફિગ. 22.1) દ્વારા અલગ પડે છે.

ભારે ન્યુક્લીઓના વિભાજનની પ્રક્રિયાઓ અને પ્રકાશના સંમિશ્રણની પ્રક્રિયાઓ ઉર્જાથી અનુકૂળ છે કારણ કે તે બંધનકર્તા ઊર્જામાં વધારો સાથે છે, એટલે કે. ઊર્જા મુક્તિ. આ આધાર છે, જેમ કે આપણે નીચે જોઈશું, હેવી ન્યુક્લીઓના વિભાજનમાંથી અણુ ઊર્જા અને પ્રકાશના સંમિશ્રણમાંથી થર્મોન્યુક્લિયર ઊર્જાના ઉત્પાદન માટે.

સાહિત્ય

અક્સેનોવિચ એલ.એ. માધ્યમિક શાળામાં ભૌતિકશાસ્ત્ર: થિયરી. સોંપણીઓ. પરીક્ષણો: પાઠયપુસ્તક. સામાન્ય શિક્ષણ આપતી સંસ્થાઓ માટે ભથ્થું. પર્યાવરણ, શિક્ષણ / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; એડ. કે.એસ. ફારિનો. - Mn.: Adukatsiya i vyhavanne, 2004. - P. 612-613.

સંચાર ઊર્જા

કોઈપણ કણોની કનેક્ટેડ સિસ્ટમની ઊર્જા (ઉદાહરણ તરીકે, એક અણુ), આ સિસ્ટમને તેના ઘટક કણોમાં વિઘટન કરવા માટે ખર્ચવામાં આવે તે કાર્યની સમાન છે જે એકબીજાથી અનંત દૂર છે અને એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતા નથી. તે નકારાત્મક મૂલ્ય છે, કારણ કે જ્યારે બંધાયેલ સ્થિતિ રચાય છે, ત્યારે ઊર્જા મુક્ત થાય છે; તેનું સંપૂર્ણ મૂલ્ય બોન્ડની મજબૂતાઈ (ઉદાહરણ તરીકે, ન્યુક્લીની સ્થિરતા) ને દર્શાવે છે. આઈન્સ્ટાઈનના સંબંધ મુજબ, E. s. સામૂહિક ખામીની સમકક્ષ (સામૂહિક ખામી જુઓ) Δ m: Δ ઇ =Δ mc2(સાથે -વેક્યૂમમાં પ્રકાશની ગતિ). E. s નો અર્થ. આપેલ સિસ્ટમમાં કણોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના પ્રકાર દ્વારા નિર્ધારિત. તેથી, ઇ. એસ. ન્યુક્લિયસ ન્યુક્લિયસમાં ન્યુક્લિઅન્સની મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ (મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ જુઓ) ને કારણે છે (મધ્યવર્તી અણુઓના સૌથી સ્થિર ન્યુક્લી માટે તે બંધનકર્તા ઊર્જા છે8 10 6 eV , 1 ન્યુક્લિયન દીઠ - ચોક્કસ ઊર્જા. જ્યારે પ્રકાશ ન્યુક્લી ભારેમાં ફ્યુઝ થાય છે ત્યારે તે મુક્ત થઈ શકે છે (થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયાઓ જુઓ)

તેમજ ભારે ન્યુક્લીના વિખંડન દરમિયાન, જે ચોક્કસ ઊર્જામાં ઘટાડો દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે. (જુઓ પરમાણુ પ્રતિક્રિયાઓ) વધતી અણુ સંખ્યા સાથે. , ઇ. એસ. અણુ અથવા પરમાણુમાં ઇલેક્ટ્રોન ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે (ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ જુઓ) અને દરેક ઇલેક્ટ્રોન માટે આયનીકરણ સંભવિત (આયનીકરણ સંભવિત જુઓ) માટે પ્રમાણસર છે. અણુના ઇલેક્ટ્રોન માટે અને સામાન્ય સ્થિતિમાં તે 13.6 ની બરાબર છે ev

આ જ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ નક્કી કરે છે ઇ. એસ. પરમાણુ અને સ્ફટિકમાં અણુઓ (જુઓ કેમિકલ બોન્ડ). ઇ.

ગ્રેટ સોવિયેત જ્ઞાનકોશ. - એમ.: સોવિયેત જ્ઞાનકોશ. 1969-1978 .

પરમાણુ બંધનકર્તા ઊર્જા
બંધનકર્તા ઊર્જા

પરમાણુ બંધનકર્તા ઊર્જા - ન્યુક્લિયસને તેના ઘટક ન્યુક્લિઅન્સ (પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન) માં વિભાજિત કરવા માટે જરૂરી ન્યૂનતમ ઊર્જા. ન્યુક્લિયસ એ બંધાયેલ ન્યુક્લિયન્સની સિસ્ટમ છે, જેમાં Z પ્રોટોન (મુક્ત સ્થિતિમાં m p માં પ્રોટોનનો સમૂહ) અને N ન્યુટ્રોન (મુક્ત રાજ્ય m n માં ન્યુટ્રોનનો સમૂહ) નો સમાવેશ થાય છે. ન્યુક્લિયસને તેના ઘટક ન્યુક્લિઅન્સમાં વિભાજિત કરવા માટે, ચોક્કસ લઘુત્તમ ઊર્જા W, જેને બંધનકર્તા ઊર્જા કહેવાય છે, ખર્ચ કરવી આવશ્યક છે. આ કિસ્સામાં, સમૂહ M સાથે વિશ્રામી રહેલા ન્યુક્લિયસ કુલ સમૂહ Zm p + Nm n સાથે મુક્ત વિશ્રામી પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનના સમૂહમાં પરિવર્તિત થાય છે. બાકીના ન્યુક્લિયસની ઊર્જા Mc 2 છે.< (Zm p + Nm n), т.е. масса, начального ядра, в котором нуклоны связаны, меньше суммы масс свободных нуклонов, входящих в его состав.
બાકીના સમયે પ્રકાશિત ન્યુક્લિયન્સની ઊર્જા (Zm p + Nm n)с 2.

ઊર્જાના સંરક્ષણના કાયદા અનુસાર Mc 2 + W = (Zm p + Nm n)c 2. અથવા W = (Zm p + Nm n)c 2 - Ms 2. W > 0 થી, પછી M

ન્યુક્લિયસ (A = Z + N) માં ન્યુક્લિયન્સની વધતી સંખ્યા A સાથે W વધે છે. ચોક્કસ બંધનકર્તા ઊર્જા સાથે કામ કરવું અનુકૂળ છે ε = W/A, એટલે કે. ન્યુક્લિયન દીઠ સરેરાશ બંધનકર્તા ઊર્જા. મોટાભાગના ન્યુક્લી માટે ε ≈ 8 MeV (1 MeV = 1.6·10 -13 J). રાસાયણિક બંધન તોડવા માટે, ઊર્જા 10 6 ગણી ઓછી જરૂરી છે.

યુનિફાઇડ સ્ટેટ એક્ઝામિનેશન કોડિફાયરના વિષયો: ન્યુક્લિયસમાં ન્યુક્લિયન્સની બંધનકર્તા ઊર્જા, પરમાણુ દળો.

ન્યુક્લિયન મોડેલ અનુસાર અણુ ન્યુક્લિયસમાં ન્યુક્લિયન્સ - પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનનો સમાવેશ થાય છે. પરંતુ કયા દળો ન્યુક્લિયસની અંદર ન્યુક્લિઅન્સ ધરાવે છે?

શા માટે, ઉદાહરણ તરીકે, બે પ્રોટોન અને બે ન્યુટ્રોન હિલીયમ અણુના ન્યુક્લિયસની અંદર એકસાથે રાખવામાં આવે છે? છેવટે, પ્રોટોન, વિદ્યુત દળો દ્વારા એકબીજાને ભગાડતા, જુદી જુદી દિશામાં ઉડવું પડશે! કદાચ ન્યુક્લિઅન્સનું એકબીજા પ્રત્યેનું આ ગુરુત્વાકર્ષણ આકર્ષણ ન્યુક્લિયસને ક્ષીણ થતા અટકાવે છે?

ચાલો તેને તપાસીએ. બે પ્રોટોન એકબીજાથી અમુક અંતરે રહેવા દો. ચાલો તેમના વિદ્યુત પ્રતિકૂળ બળના તેમના ગુરુત્વાકર્ષણીય આકર્ષણના બળનો ગુણોત્તર શોધીએ:

પ્રોટોનનો ચાર્જ K છે, પ્રોટોનનો સમૂહ કિલો છે, તેથી અમારી પાસે છે:

વિદ્યુત બળની કેવી રાક્ષસ શ્રેષ્ઠતા! પ્રોટોનનું ગુરુત્વાકર્ષણ આકર્ષણ માત્ર ન્યુક્લિયસની સ્થિરતાને સુનિશ્ચિત કરતું નથી - તે તેમના પરસ્પર વિદ્યુત વિકારની પૃષ્ઠભૂમિ સામે બિલકુલ ધ્યાનપાત્ર નથી.

અત્યાર સુધી, આપણે પ્રકૃતિમાં બે પ્રકારની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ જાણતા હતા - ગુરુત્વાકર્ષણ અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક. પરમાણુ દળો નવા, ત્રીજા પ્રકારની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના અભિવ્યક્તિ તરીકે સેવા આપે છે - મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયા. અમે પરમાણુ દળોના ઉદભવની પદ્ધતિમાં જઈશું નહીં, પરંતુ ફક્ત તેમના સૌથી મહત્વપૂર્ણ ગુણધર્મોને સૂચિબદ્ધ કરીશું.

1. પરમાણુ બળ કોઈપણ બે ન્યુક્લિયન વચ્ચે કાર્ય કરે છે: પ્રોટોન અને પ્રોટોન, પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન, ન્યુટ્રોન અને ન્યુટ્રોન.
2. ન્યુક્લિયસની અંદર પ્રોટોનના આકર્ષણના પરમાણુ દળો પ્રોટોનના વિદ્યુત વિસર્જનના બળ કરતાં લગભગ 100 ગણા વધારે છે. પરમાણુ દળો કરતાં વધુ શક્તિશાળી દળો પ્રકૃતિમાં જોવા મળતા નથી.
3. પરમાણુ આકર્ષક દળો ટૂંકા અંતરના છે: તેમની ક્રિયાની ત્રિજ્યા લગભગ m છે આ ન્યુક્લિયસનું કદ છે - તે પરમાણુ દળો દ્વારા એકબીજાથી આટલા અંતરે છે. જેમ જેમ અંતર વધે છે તેમ, પરમાણુ દળો ખૂબ જ ઝડપથી ઘટે છે; જો ન્યુક્લિયન્સ વચ્ચેનું અંતર m જેટલું થઈ જાય, તો પરમાણુ દળો લગભગ સંપૂર્ણપણે અદૃશ્ય થઈ જશે.

મીટર કરતા ઓછા અંતરે, પરમાણુ દળો પ્રતિકૂળ દળો બની જાય છે.

મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયા એ મૂળભૂત બાબતોમાંની એક છે - તે અન્ય કોઈપણ પ્રકારની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓના આધારે સમજાવી શકાતી નથી. મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવાની ક્ષમતા માત્ર પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનની જ નહીં, પરંતુ કેટલાક અન્ય પ્રાથમિક કણોની પણ લાક્ષણિકતા હોવાનું બહાર આવ્યું છે; આવા તમામ કણો કહેવાય છે હેડ્રોન્સ. ઇલેક્ટ્રોન અને ફોટોન હેડ્રોન સાથે સંબંધિત નથી - તેઓ મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાં ભાગ લેતા નથી.

અણુ સમૂહ એકમ.

અણુઓ અને પ્રાથમિક કણોનો સમૂહ અત્યંત નાનો છે, અને તેમને કિલોગ્રામમાં માપવા અસુવિધાજનક છે. તેથી, અણુ અને પરમાણુ ભૌતિકશાસ્ત્રમાં મોટાભાગે નાના એકમનો ઉપયોગ થાય છે - તેથી
અણુ સમૂહ એકમ (સંક્ષિપ્ત a.m.u.) કહેવાય છે.

વ્યાખ્યા મુજબ, અણુ સમૂહ એકમ કાર્બન અણુના દળના 1/12 છે. અહીં તેનું મૂલ્ય છે, પ્રમાણભૂત સંકેતમાં પાંચ દશાંશ સ્થાનો માટે સચોટ:

A.e.m.kg જી.

(અમે પછીથી એક ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ જથ્થાની ગણતરી કરવા માટે આવી ચોકસાઈની જરૂર પડશે, જેનો ઉપયોગ ન્યુક્લી અને ન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયાઓની ઊર્જાની ગણતરીમાં સતત થાય છે.)

તે તારણ આપે છે કે 1 એ. ઇ.એમ., ગ્રામમાં વ્યક્ત, સંખ્યાત્મક રીતે એવોગાડ્રોના સતત છછુંદરના પરસ્પર સમાન છે:

આવું કેમ થાય છે? યાદ કરો કે એવોગાડ્રોની સંખ્યા 12 ગ્રામ કાર્બનમાં અણુઓની સંખ્યા છે. વધુમાં, કાર્બન અણુનું દળ 12 a છે. e.m. અહીંથી અમારી પાસે છે:

તેથી એ. e. m = g, જે જરૂરી હતું.

તમને યાદ છે તેમ, દળ m ના કોઈપણ શરીરમાં આરામ ઊર્જા E હોય છે, જે આઈન્સ્ટાઈનના સૂત્ર દ્વારા વ્યક્ત થાય છે:

. (1)

ચાલો જાણીએ કે એક અણુ દ્રવ્ય એકમમાં કઈ ઊર્જા સમાયેલી છે. અમારે એકદમ ઉચ્ચ ચોકસાઈ સાથે ગણતરીઓ કરવાની જરૂર પડશે, તેથી અમે પ્રકાશની ઝડપને પાંચ દશાંશ સ્થાનો પર લઈ જઈએ છીએ:

તેથી, માસ માટે એ. એટલે કે અમારી પાસે અનુરૂપ આરામ ઊર્જા છે:

જે. (2)

નાના કણોના કિસ્સામાં, જૉલ્સનો ઉપયોગ કરવો અસુવિધાજનક છે - કિલોગ્રામ જેવા જ કારણોસર. ઊર્જા માપનનું એક ખૂબ નાનું એકમ છે - ઇલેક્ટ્રોન-વોલ્ટ(સંક્ષિપ્ત eV).

વ્યાખ્યા મુજબ, 1 eV એ 1 વોલ્ટના પ્રવેગક સંભવિત તફાવતમાંથી પસાર થતી વખતે ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા પ્રાપ્ત કરેલી ઊર્જા છે:

EV KlV J. (3)

(તમને યાદ છે કે સમસ્યાઓમાં તે ફોર્મ C માં પ્રારંભિક ચાર્જના મૂલ્યનો ઉપયોગ કરવા માટે પૂરતું છે, પરંતુ અહીં અમને વધુ સચોટ ગણતરીઓની જરૂર છે).

અને હવે, અંતે, અમે ઉપર વચન આપેલ ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ જથ્થાની ગણતરી કરવા માટે તૈયાર છીએ - MeV માં વ્યક્ત કરાયેલ અણુ સમૂહ એકમની ઊર્જા સમકક્ષ. (2) અને (3) માંથી આપણે મેળવીએ છીએ:

ઇ.વી.

(4) તેથી, ચાલો યાદ કરીએ:એકની બાકીની ઉર્જા એ. e.m 931.5 MeV બરાબર છે

. સમસ્યાઓ હલ કરતી વખતે તમે આ હકીકતનો ઘણી વખત સામનો કરશો.

ભવિષ્યમાં આપણને પ્રોટોન, ન્યુટ્રોન અને ઈલેક્ટ્રોનના માસ અને બાકીની ઊર્જાની જરૂર પડશે. ચાલો તેમને સમસ્યાઓ ઉકેલવા માટે પૂરતી ચોકસાઈ સાથે રજૂ કરીએ.
A.mu., MeV;
એ. e.m., MeV;

એ. e.m., MeV.

સામૂહિક ખામી અને બંધનકર્તા ઊર્જા.

આપણે એ હકીકતથી ટેવાયેલા છીએ કે શરીરનો સમૂહ તે જે ભાગોમાં સમાવે છે તેના સમૂહના સરવાળા સમાન છે. ન્યુક્લિયર ફિઝિક્સમાં, તમારે આ સરળ વિચારને શીખવો પડશે.

ચાલો એક ઉદાહરણથી શરૂઆત કરીએ અને ન્યુક્લિયસ કણ લઈએ, જે આપણને પરિચિત છે. કોષ્ટકમાં (ઉદાહરણ તરીકે, રિમકેવિચની સમસ્યા પુસ્તકમાં) તટસ્થ હિલીયમ અણુના સમૂહ માટે મૂલ્ય છે: તે 4.00260 a ની બરાબર છે. e.m. હિલીયમ ન્યુક્લિયસના દળ M શોધવા માટે, તમારે અણુમાં સ્થિત બે ઇલેક્ટ્રોનના દળને તટસ્થ અણુના સમૂહમાંથી બાદ કરવાની જરૂર છે:

તે જ સમયે, બે પ્રોટોન અને બે ન્યુટ્રોનનો કુલ સમૂહ જે હિલીયમ ન્યુક્લિયસ બનાવે છે તે બરાબર છે:

આપણે જોઈએ છીએ કે ન્યુક્લિયસ બનાવે છે તેવા ન્યુક્લિઅન્સના સમૂહનો સરવાળો ન્યુક્લિયસના સમૂહ કરતાં વધી જાય છે જથ્થો કહેવાય છેસામૂહિક ખામી.

આઈન્સ્ટાઈનના સૂત્ર (1) ના આધારે, સામૂહિક ખામી ઊર્જામાં ફેરફારને અનુરૂપ છે:

જથ્થાને પણ સૂચવવામાં આવે છે અને તેને પરમાણુ બંધનકર્તા ઊર્જા કહેવામાં આવે છે. આમ, -પાર્ટિકલની બંધનકર્તા ઊર્જા આશરે 28 MeV છે.

બંધનકર્તા ઊર્જા (અને તેથી, સામૂહિક ખામી) નો ભૌતિક અર્થ શું છે? ન્યુક્લિયસને તેના ઘટક પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનમાં વિભાજિત કરવા માટે, તમારે જરૂર છેકામ કરો પરમાણુ દળોની ક્રિયા સામે. આ કાર્ય ચોક્કસ મૂલ્ય કરતાં ઓછું નથી; ન્યુક્લિયસને નષ્ટ કરવાનું લઘુત્તમ કાર્ય ત્યારે કરવામાં આવે છે જ્યારે પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન છોડવામાં આવે છે

સારું, જો સિસ્ટમ પર કામ કરવામાં આવે, તો સિસ્ટમની ઊર્જા વધે છેકરેલા કામની માત્રા દ્વારા. તેથી, ન્યુક્લિયસ બનાવે છે અને અલગથી લેવામાં આવતા ન્યુક્લિઅન્સની કુલ બાકીની ઉર્જા બહાર આવે છે. વધુએક રકમ દ્વારા પરમાણુ આરામ ઊર્જા.

પરિણામે, ન્યુક્લિયસ બનાવે છે તે ન્યુક્લિઅન્સનો કુલ સમૂહ ન્યુક્લિયસના જથ્થા કરતાં વધારે હશે. આ કારણે જ સામૂહિક ખામી સર્જાય છે.

-કણ સાથેના અમારા ઉદાહરણમાં, બે પ્રોટોન અને બે ન્યુટ્રોનની કુલ બાકીની ઊર્જા હિલીયમ ન્યુક્લિયસની બાકીની ઊર્જા કરતાં 28 MeV વધારે છે. આનો અર્થ એ છે કે ન્યુક્લિયસને તેના ઘટક ન્યુક્લિઅન્સમાં વિભાજિત કરવા માટે, ઓછામાં ઓછા 28 MeV જેટલું કામ કરવું આવશ્યક છે. અમે આ જથ્થાને ન્યુક્લિયસની બંધનકર્તા ઊર્જા કહીએ છીએ.

તેથી, પરમાણુ બંધનકર્તા ઊર્જા - ન્યુક્લિયસને તેના ઘટક ન્યુક્લિઅન્સમાં વિભાજિત કરવા માટે આ ન્યૂનતમ કાર્ય છે.

ન્યુક્લિયસની બંધનકર્તા ઊર્જા એ ન્યુક્લિયસના ન્યુક્લિઅન્સની બાકીની ઊર્જા, વ્યક્તિગત રીતે લેવામાં આવતી અને ન્યુક્લિયસની બાકીની ઊર્જા વચ્ચેનો તફાવત છે. જો દળના ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન હોય, તો પછી બંધનકર્તા ઊર્જા માટે આપણી પાસે છે:

જથ્થો, જેમ આપણે પહેલાથી જ જાણીએ છીએ, તેને સામૂહિક ખામી કહેવામાં આવે છે.

ચોક્કસ બંધનકર્તા ઊર્જા.

મુખ્ય શક્તિની એક મહત્વપૂર્ણ લાક્ષણિકતા તેની છે ચોક્કસ બંધનકર્તા ઊર્જા, ન્યુક્લિયન્સની સંખ્યા સાથે બંધનકર્તા ઊર્જાના ગુણોત્તર સમાન:

ચોક્કસ બંધનકર્તા ઊર્જા એ ન્યુક્લિઅન દીઠ બંધનકર્તા ઊર્જા છે અને ન્યુક્લિયસમાંથી ન્યુક્લિઅનને દૂર કરવા માટે કરવામાં આવતી સરેરાશ કામગીરીનો સંદર્ભ આપે છે.

ફિગ માં. આકૃતિ 1 એ સામૂહિક સંખ્યા A પર રાસાયણિક તત્વોના આઇસોટોપ્સની કુદરતી (એટલે ​​​​કે પ્રકૃતિ 1 માં બનતી) ચોક્કસ બંધનકર્તા ઊર્જાની અવલંબન દર્શાવે છે.

ચોખા. 1. કુદરતી આઇસોટોપ્સની ચોક્કસ બંધનકર્તા ઊર્જા

સમૂહ સંખ્યા 210–231, 233, 236, 237 ધરાવતા તત્વો કુદરતી રીતે થતા નથી. આ ગ્રાફના અંતેના અંતરને સમજાવે છે.

પ્રકાશ તત્વો માટે, ચોક્કસ બંધનકર્તા ઉર્જા વધવાની સાથે વધે છે, જે આયર્નની નજીકમાં 8.8 MeV/ન્યુક્લિયનના મહત્તમ મૂલ્ય સુધી પહોંચે છે (એટલે ​​​​કે, આશરે 50 થી 65 સુધીના ફેરફારોની શ્રેણીમાં). પછી તે ધીમે ધીમે યુરેનિયમ માટે 7.6 MeV/nucleon ના મૂલ્ય સુધી ઘટે છે.

ન્યુક્લિઅન્સની સંખ્યા પર ચોક્કસ બંધનકર્તા ઊર્જાની અવલંબનની આ પ્રકૃતિ બે અલગ-અલગ નિર્દેશિત પરિબળોની સંયુક્ત ક્રિયા દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે.

પ્રથમ પરિબળ છે સપાટી અસરો. જો ન્યુક્લિયસમાં થોડા ન્યુક્લિયન્સ હોય, તો તેનો નોંધપાત્ર ભાગ સ્થિત છે સપાટી પરકર્નલો આ સપાટીના ન્યુક્લિયન્સ આંતરિક ન્યુક્લિયન્સ કરતાં ઓછા પડોશીઓથી ઘેરાયેલા છે અને તે મુજબ, ઓછા પડોશી ન્યુક્લિયન્સ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. વધતા જતા, આંતરિક ન્યુક્લિયન્સનું પ્રમાણ વધે છે, અને સપાટીના ન્યુક્લિયન્સનું પ્રમાણ ઘટે છે; તેથી, ન્યુક્લિયસમાંથી એક ન્યુક્લિયોનને દૂર કરવા માટે જે કાર્ય કરવાની જરૂર છે તે સરેરાશ વધવા સાથે વધવું જોઈએ.

જો કે, જેમ જેમ ન્યુક્લિયનની સંખ્યા વધે છે તેમ તેમ બીજું પરિબળ દેખાવા લાગે છે - પ્રોટોનનું કુલોમ્બ વિસર્જન. છેવટે, ન્યુક્લિયસમાં જેટલા વધુ પ્રોટોન, તેટલા વધુ વિદ્યુત પ્રતિકૂળ દળો ન્યુક્લિયસને તોડી નાખે છે; બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, દરેક પ્રોટોન વધુ મજબૂત રીતે અન્ય પ્રોટોનથી ભગાડવામાં આવે છે. તેથી, ન્યુક્લિયસમાંથી ન્યુક્લિયોનને દૂર કરવા માટે જરૂરી કાર્ય, સરેરાશ, વધતા જતા ઘટવા જોઈએ.

થોડા ન્યુક્લિયન્સ હોવા છતાં, પ્રથમ પરિબળ બીજા પર પ્રભુત્વ ધરાવે છે, અને તેથી ચોક્કસ બંધનકર્તા ઊર્જા વધે છે.

આયર્નની નજીકમાં, બંને પરિબળોની ક્રિયાઓની એકબીજા સાથે સરખામણી કરવામાં આવે છે, જેના પરિણામે ચોક્કસ બંધનકર્તા ઊર્જા મહત્તમ સુધી પહોંચે છે. આ સૌથી સ્થિર, ટકાઉ ન્યુક્લીનો વિસ્તાર છે.

પછી બીજા પરિબળનું વજન વધવાનું શરૂ થાય છે, અને સતત વધતા કુલોમ્બ રિસ્પ્લેશન ફોર્સના પ્રભાવ હેઠળ કોરને અલગ પાડી દે છે, ચોક્કસ બંધનકર્તા ઊર્જા ઘટે છે.

પરમાણુ દળોનું સંતૃપ્તિ.

હકીકત એ છે કે ભારે ન્યુક્લીમાં બીજું પરિબળ પ્રભુત્વ ધરાવે છે તે પરમાણુ દળોની એક રસપ્રદ વિશેષતા સૂચવે છે: તેમની પાસે સંતૃપ્તિની મિલકત છે. આનો અર્થ એ છે કે મોટા ન્યુક્લિયસમાં દરેક ન્યુક્લિઅન પરમાણુ દળો દ્વારા અન્ય તમામ ન્યુક્લિઅન્સ સાથે નહીં, પરંતુ માત્ર તેના થોડા પડોશીઓ સાથે જોડાયેલ છે, અને આ સંખ્યા ન્યુક્લિયસના કદ પર આધારિત નથી.

ખરેખર, જો આવી સંતૃપ્તિ અસ્તિત્વમાં ન હોત, તો ચોક્કસ બંધનકર્તા ઊર્જા વધતી જતી રહેશે - છેવટે, દરેક ન્યુક્લિયોન ન્યુક્લિયસમાં ન્યુક્લિઅન્સની વધતી સંખ્યા સાથે પરમાણુ દળો દ્વારા એકસાથે રાખવામાં આવશે, જેથી પ્રથમ પરિબળ અચૂક રહેશે. બીજા પર પ્રભુત્વ. કુલોમ્બની પ્રતિકૂળ દળો પાસે પરિસ્થિતિને તેમની તરફેણમાં ફેરવવાની કોઈ તક નહીં હોય!