منو
 کاربر Online
438 کاربر online
تاریخچه ی: انرژی همبستگی اتم

V{maketoc}

__انرژی همبستگی اتم (Nuclear Binding Energy)__

! مفاهیم پایه :

در فیزیک یک اصل کلی هست که می گوید برای متلاشی کردن یک سیستم یا ((مجموعه)) پایدار باید ((کار)) انجام داد مثلا اگر سیستم از ((نوترون)) ها و ((پروتون)) ها که ((هسته)) اتم را ایجاد می کنند 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 جرم های جداگانه نوترون ها و پروتون های تشکیل دهنده آن باشد و این اختلاف جرم باید معادل ((انرژی)) باشد که جهت متلاشی کردن کامل هسته لازم است این انرژی موسوم به ((انرژی همبستگی اتم)) می باشد .

! محاسبه کمی :

اکنون مقدار جرم نوترون و پروتون بر حسب گرم و همچنین بر حسب ((واحد جرم اتمی)) بدقت معلوم شده است بنابرا ین چنین به نظر می رسد که هر گاه ((عدد جرمی)) و ((عدد اتمی)) عنصری معلوم باشد می توانیم ((جرم اتمی)) آن را به کمک فرمول زیر حساب نماییم: __''M=Z×1.0076+(A-Z)×1.0089__'' در این فرمول M جرم اتمی عنصری است که Z عدد اتمی و 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 ((ایزوتوپ ها))ی مختلف را مستقیما و دقیقا اندازه بگیرند دریافتند که همیشه مقدار جرمی که از اندازه گیری عملی بدست می آید کمتر از مقداری است که از طریق محاسبه نتیجه می شود بنابر این باید قبول کرد که در هر ((اتم)) یک ((نقص جرمی)) (Mass Defect) وجود دارد یعنی مقداری از جرم پروتون ها و نوترون هایی که هسته آن را تشکیل می دهند ، در ضمن تشکیل هسته از بین رفته اند .
بنا بر این ((نظریه نسبت)) ، نقص جرمی هر اتم در ضمن تشکیل ((هسته)) آن به انرزی تبدیل می گردد و مقدار این انرژی مساوی است با: E=m c2 که در آن m نقص جرمی اتم است و c سرعت سیر ((نور)) در ((خلا|فیزیک خلا)) و نیز E انرژی معادل نقص جرمی می باشد 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 .

! 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 گیری های بسیار دقیق جرم اتمی هلیوم را 4.0028 نشان می دهد بنابر این در ضمن تشکیل هسته هلیوم باید معادل 0.0302 واحد جرم اتمی به انرزی تبدیل شده باشد مقدار این انرزی بر حسب ((ارگ)) برای هر اتم گرم مساوی است با : E=0.0302×9×1020=0.2718×1020

هر گاه این انرزی را بر حسب ((الکترون ولت)) حساب نماییم مقدار E=28 MeV را بدست می آوریم که انرزی فوق العاده ای است همچنین برای متلاشی ساختن یک هسته هلیوم به دو پروتون و دو نوترون باید این مقدار انرزی مصرف نمود .
چنانکه می بینیم هسته اتم هلیوم بسیار پایدار است و بدین دلیل آنرا در ((آزمایشگاه های هسته ای)) برای بمباران کردن و متلاشی ساختن هسته های دیگر بکار می برند .

__لازم به یادآوری است که واحد های جرم و انرزی در سیستم C.G.S بصورت زیر تعریف می شوند :__
*__ارگ :__مقدار کاری است که ((نیرو))ی یک ((دین)) در فاصله یک سانتیمتری انجام می دهد .
*هر اتم گرم شامل N=6.06×1023 عدد اتم است (عدد ((آووگادرو))).
* هر الکترون ولت (ٍElectron Volte) معادل 1.6x10-12 ارگ انرژی است .

! وابستگی ((انرژی همبستگی اتم)) به پارامترهای هسته ای :

هر گاه انرزی همبستگی ((هسته)) عناصر مختلف را در نظر بگیریم‌ ، می بینیم که مقدار آن تقریبا متناسب با ((عدد جرمی)) تغیر می کند فقط در اتم های 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 جرمی اش تقسیم نماییم عددی بدست می آید که معرف پایدار بودن هسته مربوطه است و هر چه این عدد بزرگتر باشد هسته پایدار تراست ((دیاگرام)) های انرژی همبستگی هسته ها نشان می دهد که عناصری با عدد جرمی متوسط انرژی همبستگی نسبی بیشتر دارند و از سایر عناصر پایدارترند (هسته هایی که عدد جرمی آنها بین 40و100 می باشد ).
در ((واکنش های هسته ای)) هر واکنشی که انرژی همبستگی نسبی آن بیشتر باشد دارای مولد انرژی بیشتری خواهد بود .

مثال عملی :

هر گاه اتم های سبک در هم بیامیزند و اتم متوسط تشکیل دهند (تشکیل اتم هلیوم بوسیله 4 تا اتم ((هیدروژن))) و همچنین در صورتیکه یک هسته سنگین به دو هسته متوسط تقسیم شود انرژی بدست خواهد آمد ((پیل اتمی|پیل های اتمی)) که در آنها از ((اورانیوم)) استفاده می شود از این نوع می باشد. بهتر است بدانید بخاطر اینکه انرژی اتمی در داخل اتم ها در حد داخل هسته های اتمی وجود دارد (بخاطر برد کوتاه ((نیروهای هسته ای))) به زبان علمی نام ((انرژی هسته ای)) به آنها اطلاق می شود که از تجزیه ((مواد رادیو اکتیو)) طبیعی مقادیر بسیار مهمی از این انرژی تولید می شود .

! مباحث مرتبط با هم ارزی جرم و انرژی:

*((کار))
*((جرم))
*((انرژی))
*((هم ارزی جرم و انرژی))
*((واحد جرم اتمی))
*((عدد جرمی))
*((عدد اتمی))
*((جرم اتمی))
*((ایزوتوپ ها))
*((نقص جرمی))
*((نظریه نسبت))
*((ارگ))
*((الکترون ولت))
*((واکنش های هسته ای))
*((پیل اتمی))
*((جرم نسبیتی))
*((جرم سکون))
*((قانون پایستگی انرژی))
*((قانون بقای جرم))
*((نیروهای هسته ای))
*((انرژی هسته ای))
*((مواد رادیو اکتیو))
*((نوترون))
*((پروتون))
*((هسته))
*((اتم))

تاریخ شماره نسخه کاربر توضیح اقدام
 جمعه 15 اردیبهشت 1385 [08:16 ]   4   فیروزه نجفی      جاری 
 چهارشنبه 20 مهر 1384 [13:46 ]   3   مجید آقاپور      v  c  d  s 
 شنبه 08 اسفند 1383 [11:31 ]   2   نفیسه ناجی      v  c  d  s 
 دوشنبه 27 مهر 1383 [06:11 ]   1   حسین خادم      v  c  d  s 


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



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..