Temat: Deficyt masy

Wydawać by się mogło, że znając masy protonów, neutronów i elektronów, możemy obliczyć
masę dowolnego atomu, oraz masę jego jądra.

Okazuje się, że tak nie jest. Dla wszystkich pierwiastków masa jądra atomowego jest
mniejsza niż suma mas protonów i neutronów z których zbudowane jest dane jądro. Różnicę
miedzy sumą mas nukleonów, z których zbudowane jest jądro a masą jądra nazywamy
deficytem masy.

Możemy to zapisać następująco:

gdzie:

– deficyt masy

– liczba atomowa

– liczba masowa

– masa protonu

– masa neutronu

– masa jądra.

Chcąc wyjaśnić co stało się z częścią masy podczas wiązania nukleonów w jądro
wykorzystamy teorię względności Alberta Einsteina, zgodnie z którą każde ciało o masie m
ma energię:

gdzie: m - oznacza masę ciała, c – szybkość światła w próżni, E - energię związaną z masą,
zwana energią spoczynkową. Powyższy wzór nazywany jest często równoważnikiem masy i
energii.

Możemy wyciągnąć wniosek, że nukleony łącząc się w jądro tracą tyle masy ile wynosi
energia wiązania w jądrze (wartość sił jądrowych) zależna od masy opisana za pomocą
powyższego wzoru. Analogicznie aby rozdzielić nukleony w jądrze, należy wykonać pracę
dodatnią, czyli dostarczamy energii. W konsekwencji wzrośnie masa nukleonów po
rozdzieleniu. Różnica mas pojedynczych nukleonów i jądra przed rozdzieleniem pomnożona
przez kwadrat szybkości światła w próżni jest równa pracy, którą należało wykonać, aby
rozdzielić jądro na pojedyncze nukleony, czyli energię, którą trzeba było dostarczyć do jądra.

Dostarczona energia, równoważna deficytowi masy jądra, zamienia się w energię
spoczynkową rozdzielonych nukleonów.

Zadanie 1

Zadanie 2

Zadanie 3

Podsumowanie

Emitując energię ciało traci masę. Utratę masy można obliczyć ze wzoru

.

Całkowitą ilość energii, jaką można wyzwolić, zamieniając na nią całą masę ciała,
nazywamy energią spoczynkową tego ciała.

Różnicę między masą składników jądra a masą jądra nazywamy deficytem masy.

Energia wiązania jądra to energia potrzebna do rozbicia go na poszczególne składniki.
Jaj wartość zależy od deficytu masy zgodnie ze wzorem

.

Energię wyzwoloną podczas reakcji jądrowych można obliczyć, porównując masę
substancji przez reakcją i po niej.