خانه دانشنامه
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| !مفاهیم پایه | !مفاهیم پایه | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| - | در فیزیک یک اصل کلی هست که می‌گوید برای متلاشی کردن یک سیستم یا مجموعه پایدار باید ((کار و انرژی|کار)) انجام داد، مثلا اگر سیستم از ((نوترون|نوترونها)) و ((پروتون|پروتونها)) که ((هسته اتم)) را ایجاد می‌کنند پایدار باشد، برای از هم سوا کردن آنها باید انرژی مصرف نمود. بر طبق قانون __((هم ارزی جرم و انرژی))__ : ((جرم)) کلی یک هسته پایدار باید کمتر از مجموع جرمهای جداگانه نوترونها و پروتونهای تشکیل دهنده آن باشد و این اختلاف جرم باید معادل انرژی باشد که جهت متلاشی کردن کامل هسته لازم است، این انرژی موسوم به ~~green:انرژی همبستگی اتم~~ می‌باشد. | + | در ((فیزیک)) ، یک اصل کلی هست که می‌گوید برای متلاشی کردن یک سیستم یا مجموعه پایدار ، باید ((کار و انرژی|کار)) انجام داد، مثلا اگر سیستم از ((نوترون|نوترونها)) و ((پروتون|پروتونها)) که ((هسته|هسته اتم)) را ایجاد می‌کنند پایدار باشد، برای از هم سوا کردن آنها باید انرژی مصرف نمود. بر طبق قانون __~~green:هم ارزی جرم و انرژی~~__ : ««جرم کلی یک هسته پایدار باید کمتر از مجموع جرمهای جداگانه نوترونها و پروتونهای تشکیل دهنده آن باشد و این اختلاف جرم باید معادل انرژی باشد که جهت متلاشی کردن کامل هسته لازم است، این انرژی موسوم به ~~green:انرژی همبستگی اتم~~ (__Nuclear Binding Energy__) می‌باشد.»» | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| !محاسبه کمی | !محاسبه کمی | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| - | اکنون مقدار جرم نوترون و پروتون بر حسب گرم و همچنین بر حسب ((واحد جرم اتمی)) به دقت معلوم شده است، بنابرا ین چنین به نظر می‌رسد که هر گاه ((عدد جرمی)) و ((عدد اتمی)) عنصری معلوم باشد، می‌توانیم ((جرم اتمی)) آنرا به کمک فرمول زیر حساب نماییم: |
+ | اکنون مقدار جرم نوترون و پروتون بر حسب گرم و همچنین بر حسب ((واحد جرم اتمی)) به‌دقت معلوم شده است، بنابراین چنین به نظر می‌رسد که هرگاه ((عدد جرمی)) و ((عدد اتمی)) عنصری معلوم باشد، می‌توانیم ((جرم اتمی)) آنرا به کمک فرمول زیر حساب نماییم: | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| ::~~green:__M = Z×1.0076 + (A - Z)×1.0089__~~:: | ::~~green:__M = Z×1.0076 + (A - Z)×1.0089__~~:: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| - | در این فرمول ~~green:M~~ جرم اتمی عنصری است که ~~green:Z~~ عدد اتمی و ~~green:A~~ عدد جرمی آن است و مقادیر 1.0076 و 1.0089 نیز به ترتیب جرم پروتون و نوترون بر حسب __واحد جرم اتمی__ (__amu__) هستند. هنگامی که وجود عناصر ((ایزوتوپ)) به تحقق پیوست و توانستند ایزوتوپهای مختلف را مستقیما و دقیقا اندازه بگیرند، دریافتند که همیشه مقدار جرمی که از اندازه گیری عملی بدست می‌آید کمتر از مقداری است که از طریق محاسبه نتیجه می‌شود. بنابراین باید قبول کرد که در هر ((اتم)) یک __نقص جرمی__ (__Mass Defect__) وجود دارد، یعنی مقداری از جرم پروتونها و نوترونهایی که هسته آنرا تشکیل می‌دهند، در ضمن تشکیل هسته از بین رفته‌اند. بنا بر ((نظریه نسبت)) ، نقص جرمی هر اتم در ضمن تشکیل هسته آن به انرزی تبدیل می‌گردد و مقدار این انرژی مساوی است با: |
+ | در این فرمول ~~green:M~~ جرم اتمی عنصری است که ~~green:Z~~ عدد اتمی و ~~green:A~~ عدد جرمی آن است و مقادیر 1.0076 و 1.0089 نیز به ترتیب جرم پروتون و نوترون بر حسب __واحد جرم اتمی__ (__amu__) هستند. هنگامی که وجود عناصر ((ایزوتوپ)) به تحقق پیوست و توانستند ایزوتوپهای مختلف را مستقیما و دقیقا اندازه بگیرند، دریافتند که همیشه مقدار جرمی که از اندازه گیری عملی بدست می‌آید، کمتر از مقداری است که از طریق محاسبه نتیجه می‌شود. بنابراین باید قبول کرد که در هر ((اتم)) ، یک __نقص جرمی__ (__Mass Defect__) وجود دارد، یعنی مقداری از جرم پروتونها و نوترونهایی که هسته آنرا تشکیل می‌دهند، در ضمن تشکیل هسته از بین رفته‌اند. بنا بر __نظریه نسبت__ ، نقص جرمی هر اتم در ضمن تشکیل هسته آن به انرزی تبدیل می‌گردد و مقدار این انرژی مساوی است با: | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| ::~~green:__E=m c2__~~:: | ::~~green:__E=m c2__~~:: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| - | که در آن ~~green:m~~ نقص جرمی اتم است و ~~green:c~~ ((سرعت نور|سرعت سیر نور)) در ((خلا)) و نیز ~~green:E~~ انرژی معادل نقص جرمی می‌باشد که آنرا __''انرزی همبستگی هسته اتم__'' می نامند. برای اینکه بتوانیم هسته را به اجزای تشکیل دهنده خود متلاشی کنیم همان مقدار انرزی همبستگی را باید صرف کنیم. | + | که در آن ~~green:m~~ نقص جرمی اتم است و ~~green:c~~ سرعت سیر نور در خلا و نیز ~~green:E~~ انرژی معادل نقص جرمی می‌باشد که آنرا __«انرزی همبستگی هسته اتم__» می‌نامند. برای اینکه بتوانیم هسته را به اجزای تشکیل دهنده خود متلاشی کنیم، همان مقدار انرزی همبستگی را باید صرف کنیم. | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| !مثال عددی | !مثال عددی | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| - | هسته اتم ((هلیوم)) از دو عدد پروتون و دو عدد نوترون تشکیل شده است، بنابراین جرم اتمی آن باید مساوی باشد با: 4.033 = 1.0089×2 + 1.0076×2 ، ولی اندازه گیریهای بسیار دقیق جرم اتمی هلیوم را 4.0028 نشان می‌دهد. بنابراین در ضمن تشکیل هسته هلیوم باید معادل 0.0302 واحد جرم اتمی به انرژی تبدیل شده باشد مقدار این انرزی بر حسب ((دستگاه cgs|ارگ)) برای هر اتم گرم مساوی است با: |
+ | هسته اتم ((هلیوم)) از دو عدد پروتون و دو عدد نوترون تشکیل شده است، بنابراین جرم اتمی آن باید مساوی باشد با: 4.033 = 1.0089×2 + 1.0076×2 . ولی اندازه گیرهای بسیار دقیق ، جرم اتمی هلیوم را 4.0028 نشان می‌دهد. بنابراین در ضمن تشکیل هسته هلیوم باید معادل 0.0302 واحد جرم اتمی به انرژی تبدیل شده باشد. مقدار این انرزی بر حسب __ارگ__ برای هر اتم گرم مساوی است با: | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| ::~~green:__E = 0.0302×9×1020 = 0.2718×1020__~~:: | ::~~green:__E = 0.0302×9×1020 = 0.2718×1020__~~:: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| - | هرگاه این انرزی را بر حسب __الکترون ولت__ حساب نماییم، مقدار ~~green:E = 28 MeV~~ را بدست می‌آوریم که انرزی فوق العاده‌ای است. همچنین برای متلاشی ساختن یک هسته هلیوم به دو پروتون و دو نوترون باید این مقدار انرزی مصرف نمود. چنانکه می‌بینیم هسته اتم هلیوم بسیار پایدار است و بدین دلیل آنرا در آزمایشگاههای هسته‌ای برای بمباران کردن و متلاشی ساختن هسته‌های دیگر بکار می‌برند. !واحدهای جرم و انرزی در سیستم cgs (یاد آوری) |
+ | هرگاه این انرژی را بر حسب __الکترون ولت__ حساب نماییم، مقدار ~~green:E = 28 MeV~~ را بدست می‌آوریم که انرزی فوق‌العاده‌ای است. همچنین برای متلاشی ساختن یک هسته هلیوم به دو پروتون و دو نوترون ، باید این مقدار انرزی مصرف نمود. چنانکه می‌بینیم، هسته اتم هلیوم بسیار پایدار است و بدین دلیل ، آنرا در آزمایشگاههای هسته‌ای برای بمباران کردن و متلاشی ساختن هسته‌های دیگر بکار می‌برند. !واحدهای جرم و انرژی در سیستم cgs (یاد آوری) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| *~~green:__ارگ__~~: مقدار کاری است که نیروی یک __دین__ در فاصله یک سانتیمتری انجام می‌دهد. | *~~green:__ارگ__~~: مقدار کاری است که نیروی یک __دین__ در فاصله یک سانتیمتری انجام می‌دهد. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| *هر اتم گرم شامل ~~green:__N = 6.06×1023__~~ عدد اتم است (((عدد آووگادرو))). | *هر اتم گرم شامل ~~green:__N = 6.06×1023__~~ عدد اتم است (((عدد آووگادرو))). | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| *هر الکترون ولت (Electron Volte) معادل __1.6x10-12__ ارگ انرژی است. | *هر الکترون ولت (Electron Volte) معادل __1.6x10-12__ ارگ انرژی است. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| + |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| !وابستگی انرژی همبستگی اتم به پارامترهای هسته‌ای | !وابستگی انرژی همبستگی اتم به پارامترهای هسته‌ای | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| - | هرگاه انرزی همبستگی هسته عناصر مختلف را در نظر بگیریم ، می‌بینیم که مقدار آن تقریبا متناسب با عدد جرمی تغییر می‌کند، فقط در اتمهای سبک مقدار نسبی این انرژی برای عناصری که عدد جرمی آنها مضرب عدد 4 است (یعنی جرم هسته هلیوم) اندکی بیشتر است. هسته این عناصر از ((ذره آلفا)) تشکیل شده و بسیار پایدار است، هر گاه مقدار انرژی همبستگی هر هسته را بر عدد جرمی‌اش تقسیم نماییم عددی بدست می‌آید که معرف پایدار بودن هسته مربوطه است و هر چه این عدد بزرگتر باشد هسته پایدارتر است. دیاگرامهای انرژی همبستگی هسته‌ها نشان می‌دهد که عناصری با عدد جرمی متوسط انرژی همبستگی نسبی بیشتر دارند و از سایر عناصر پایدارترند (هسته‌هایی که عدد جرمی آنها بین 40 و 100 می‌باشد). در ((واکنشهای هسته‌ای)) هر واکنشی که انرژی همبستگی نسبی آن بیشتر باشد دارای مولد انرژی بیشتری خواهد بود. |
+ | هرگاه انرژی همبستگی هسته عناصر مختلف را در نظر بگیریم، می‌بینیم که مقدار آن تقریبا متناسب با عدد جرمی تغییر می‌کند. فقط در اتمهای سبک ، مقدار نسبی این انرژی برای عناصری که عدد جرمی آنها مضرب عدد 4 است (یعنی جرم هسته هلیوم) اندکی بیشتر است. هسته این عناصر از ((ذره آلفا)) تشکیل شده و بسیار پایدار است. هرگاه مقدار انرژی همبستگی هر هسته را بر عدد جرمی‌اش تقسیم نماییم، عددی بدست می‌آید که معرف پایدار بودن هسته مربوطه است و هر چه این عدد بزرگتر باشد، هسته پایدارتر است. دیاگرامهای انرژی همبستگی هسته‌ها نشان می‌دهد که عناصری با عدد جرمی متوسط ، انرژی همبستگی نسبی بیشتر دارند و از سایر عناصر پایدارترند (هسته‌هایی که عدد جرمی آنها بین 40 و 100 می‌باشد). در ((واکنشهای هسته‌ای)) هر واکنشی که انرژی همبستگی نسبی آن بیشتر باشد، دارای مولد انرژی بیشتری خواهد بود. | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| !مثال عملی | !مثال عملی | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| - | هرگاه اتمهای سبک در هم بیامیزند و اتم متوسط تشکیل دهند (تشکیل اتم هلیوم بوسیله 4 تا اتم ((هیدروژن))) و همچنین در صورتی که یک هسته سنگین به دو هسته متوسط تقسیم شود، انرژی بدست خواهد آمد. ((پیل اتمی|پیلهای اتمی)) که در آنها از ((اورانیوم)) استفاده می‌شود از این نوع می‌باشد. بهتر است بدانید بخاطر اینکه انرژی اتمی در داخل اتمها در حد داخل هسته‌های اتمی وجود دارد (بخاطر برد کوتاه ((نیروی هسته‌ای|نیروهای هسته‌ای))) به زبان علمی نام ((انرژی هسته‌ای)) به آنها اطلاق می‌شود که از ((تجزیه مواد رادیو اکتیو)) طبیعی مقادیر بسیار مهمی از این انرژی تولید می‌شود. | + | هرگاه اتمهای سبک در هم بیامیزند و اتم متوسط تشکیل دهند (تشکیل اتم هلیوم بوسیله 4 تا اتم ((هیدروژن))) و همچنین در صورتی که یک هسته سنگین به دو هسته متوسط تقسیم شود، انرژی بدست خواهد آمد. ((پیل اتمی|پیلهای اتمی)) که در آنها از ((اورانیوم)) استفاده می‌شود، از این نوع می‌باشد. بهتر است بدانید بخاطر اینکه انرژی اتمی در داخل اتمها در حد داخل هسته‌های اتمی وجود دارد (بخاطر برد کوتاه نیروهای هسته‌ای) ، به زبان علمی نام ((انرژی هسته‌ای)) به آنها اطلاق می‌شود که از تجزیه مواد رادیو اکتیو طبیع مقادیر بسیار مهمی از این انرژی تولید می‌شود. | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| !مباحث مرتبط با عنوان | !مباحث مرتبط با عنوان | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| *((اتم)) | *((اتم)) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| + | *((اتم اولیه)) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| + | *((الکترون)) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| *((انرژی)) | *((انرژی)) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| *((انرژی هسته‌ای)) | *((انرژی هسته‌ای)) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| *((ایزوتوپ)) | *((ایزوتوپ)) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| *((پروتون)) | *((پروتون)) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| *((پیل اتمی)) | *((پیل اتمی)) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| - | *((جرم اتمی)) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| - | *((کار و انرژی)) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| *((جرم)) | *((جرم)) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| + | *((جرم اتمی)) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| *((شکافت هسته‌ای)) | *((شکافت هسته‌ای)) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| - | *((عدد جرمی)) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| *((عدد اتمی)) | *((عدد اتمی)) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| - | *((قنون پیتی نرژی)) | + | *((د رمی)) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| *((قانون بقای جرم)) | *((قانون بقای جرم)) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| - | *((موا رادیو اتیو)) | + | *((کا و انری)) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| *((نظریه نسبت)) | *((نظریه نسبت)) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| *((نوترون)) | *((نوترون)) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| *((نیروی هسته‌ای)) | *((نیروی هسته‌ای)) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| *((واکنشهای هسته‌ای)) | *((واکنشهای هسته‌ای)) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| *((واحد جرم اتمی)) | *((واحد جرم اتمی)) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| *((هسته اتم)) | *((هسته اتم)) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| *((هم ارزی جرم و انرژی)) | *((هم ارزی جرم و انرژی)) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| - | *((همجوشی هسته‌ای)) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها. برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد.. |
وزارت آموزش و پرورش > سازمان پژوهش و برنامه‌ريزی آموزشی
شبکه ملی مدارس ایران رشد
شبکه ملی مدارس ایران رشد