Каковы значения дефекта массы, энергии связи и удельной энергии связи для ядра урана(u) с зарядом ядра z=92?

Значение дефекта массы: Дефект массы ядра приводит к освобождению энергии при образовании ядра из его нуклонов (протонов и нейтронов). Формула для расчета дефекта массы ядра:

дефект массы = (масса нуклеида - масса ядра) × массовое число

Для ядра урана (U) с зарядом ядра z=92, массовое число равно 238. Уран имеет 92 протона и 146 нейтронов.

Теперь найдем значения массы нуклеида и массы ядра для урана. Масса нуклеида урана равна 238 атомным единицам массы (у). Масса ядра урана можно рассчитать, зная массовое число и массу протона и нейтрона.

Масса протона примерно равна 1.007276 у, а масса нейтрона равна 1.008665 у.

Масса ядра урана = (масса протона × число протонов) + (масса нейтрона × число нейтронов)
Масса ядра урана = (1.007276 у × 92) + (1.008665 у × 146) = 235.97786 у

Теперь можем рассчитать дефект массы:

дефект массы = (масса нуклеида - масса ядра) × массовое число
дефект массы = (238 у - 235.97786 у) × 238
дефект массы = 0.02214 у × 238
дефект массы ≈ 5.2829 у

Значение энергии связи: Энергия связи ядра - это энергия, необходимая для разрушения ядра на его составляющие нуклоны (протоны и нейтроны). Формула для расчета энергии связи ядра:

энергия связи = дефект массы × скорость света в квадрате

где скорость света примерно равна 3.0 × 10^8 м/с.

Энергия связи для ядра урана:

энергия связи = 5.2829 у × (3.0 × 10^8 м/с)^2
энергия связи ≈ 4.75461 × 10^20 Дж

Значение удельной энергии связи: Удельная энергия связи выражает энергию связи на одну нуклонную единицу. Формула для расчета удельной энергии связи:

удельная энергия связи = энергия связи / массовое число

Для ядра урана:

удельная энергия связи = 4.75461 × 10^20 Дж / 238
удельная энергия связи ≈ 1.99641 × 10^19 Дж/у

Примечание: Приведенные значения рассчитаны на основе известных физических констант и предполагаются точными. В реальности могут быть некоторые отклонения.

Дополнительное упражнение: Рассчитайте значения дефекта массы, энергии связи и удельной энергии связи для ядра кислорода с зарядом ядра z=8 и массовым числом A=16.