Нуклондардың меншікті байланыс энергиясы

Тақырыбы: Нуклондардың меншікті байланыс энергиясы. Атом ядросының құрылысы.

СӨЖ

Орындаған: Уалихан Ж. Ш

Тобы: ВС- 505

Тексерген: Рахимжанов Б. А

Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі

Семей қаласының Шәкәрім атындағы мемлекеттік университеті

Аграрлық факультет

Ветеринариялық санитария

Жоспар

Кіріспе:

Негізгі бөлім:

1. Нуклондардың меншікті байланысы

2. Атом жалпы құрылысы

Қорытынды

Пайдаланған әдебиеттер тізімі:

Байланыс энергиясы - байланысқан жүйені (мысалы, атом, молекула, атом ядросы, т. б. ), оны құрайтын бөлшектерге (құраушыларға) жіктеуге және оларды бір-бірінен арасында өзара әсер болмайтындай қашықтыққа алыстату үшін жұмсалатын энергия; біртұтас жүйе болып байланысқан бөлшектер жиынтығының сипаттамасы

Байланыс энергиясы - теріс таңбалы шама. Өйткені байланысқан жүйенің түзілуі кезінде энергия бөлініп шығады. Байланыс энергиясының абсолют шамасы жүйе байланысының беріктілігін және жүйенің орнықтылығын сипаттайды. Басқаша айтқанда, Байланыс энергиясы артқан сайын жүйе берік болады, яғни жүйені оны құрайтын бөлшектерге жіктеу үшін жұмсалатын энергия да көп болады. Мысалы, молекулалардың химикалық Байланыс энергиясы бірнеше эВ болса, ядролық Байланыс энергиясы миллиондаған эВ-қа дейін жетеді. Сондықтан атом ядросы өте берік жүйе болып есептеледі.

Атом ядросының Байланыс энергиясы ядродағы нуклондардың күшті өзара әсеріне байланысты анықталады. Ядроның Байланыс энергиясы: толық, меншікті және жеке бөлшектіктің Байланыс энергиясы болып ажыратылады. Толық Байланыс энергиясы - ядроны жеке нуклондарға ыдырату үшін жұмсалатын энергияға немесе жеке нуклондардан ядро құралғанда бөлініп шығатын энергияға тең.

Байланыс энергия теріс таңбалы шама. Өйткені байланысатын жүйенің түзілуі кезінде энергия бөлініп шығады.

Байланыс энергиясы

Толық байланыс

Меншікті байланыс

Жеке бөлшектік байланыс

Толық байланысу энергиясы дегеніміз ядроны жеке нуклондарға ыдырату үшін жұмсалатын энергияға немесе жеке нуклондардың ядро құралғанда бөліп шығаратын энергияға тең .

Меншікті Байланыс энергиясының шамасы өте жеңіл және аса ауыр ядролардан басқалары үшін тұрақты шама (жуық шамамен 8, 6 МэВ) болады.

Жеке бөлшектік байланыс бөліп алуға қажетті элемент

Меншікті Байланыс энергиясының шамасы өте жеңіл және аса ауыр ядролардан басқалары үшін тұрақты шама (жуық шамамен 8, 6 МэВ) болады. Меншікті Байланыс энергиясы ауыр ядролар үшін біртіндеп кеми келе уран ядросында (238U) 7, 5 МэВ-қа жуықтайды. Бұл байланыстың сипатынан энергия алу үшін, ауыр ядролардың бөлінуі және жеңіл ядролардың бірігуі тиімді екендігі көрінеді. Ауыр ядроларды бөлу арқылы энергия алу ядролық реакторда жүзеге асырылады. Ал жеңіл ядролардың бірігуі кезіндегі энергияның бөлініп шығу процесі термоядролық реакцияда байқалады. Ядро құрамындағы жеке бөлшектің (протон, нейтрон, α-бөлшек т. б. ) . Байланыс энергиясы деп сол жеке бөлшекті ядродан бөліп алуға қажетті энергия мөлшерін айтады.

Ядролық күштер

Әлемдегі іргелі әрекеттесу күштерінің екі түрі - гравитациялық және электромагниттік күштері бар.

Атом ядросындағы аттас оң зарядталған протондардың арасында қуатты электростатикалық тебіліс күші бар екені белгілі. Ауыр элементтердің ядроларында, мысалы, уранда 92 протон бар, олардың бір-бірімен тебілу күші бірнеше мыңдаған ньютонға жетеді. Сонда бір-бірінен тебілетін протондарды, электр заряды нөлге тең нейтрондарды ядрода ұстап тұрған қандай күш?

Массаларына байланысты протондар мен нейтрондарды ұстап тұрған гравитациялық күш шығар деген пайымдау жасауға болар еді. Алайда, жүргізілген есептеулер, ядродағы екі протонның арасындағы гравитациялық тартылыс күші, олардың арасындағы электростатикалық кулондық тебіліс күшінен кіші екенін көрсетті: Fγ/Fэл = 10-36.

Атом ядроларының тұрақтылығы ядролардың ішінде осы күнге дейін белгілі күштерден табиғаты мүлдем ерекше аса зор тартылыс күшінің бар екенін дәлелдейді.

Нуклондардың ядродағы байланыс энергиясы

Ядроның заряды оның құрамына кіретін протондар зарядтарының қосындысына тең екені өлшеулер арқылы анықталған. "Нуклондар массаларының қосындысы атом ядросының массасына тең бе?" деген сұрақ туады. Масс-спектрограф көмегімен жүргізілген өте дәл өлшеулер кез келген химиялық элементтің тыныштықтағы атомы ядросының массасы оны құрайтын дербес протондар мен нейтрондар массаларының қосындысынан кіші екенін көрсетті:

Нуклондар ядроның бір бөлшегі

Ядро деп атомның барлық массасы және оның оң электрлік заряды шоғырланған атомның ортаңғы бөлігін айтады. Металл фольга арқылы -бөлшектің өтуін зерттеген Резерфорд тәжіри-белерінде атом ядросының өлшемі шамамен 10 / 10 м болатынын байқаған. Ал атомның өзінің сызықтық өлшемі шамамен 10 м болады. Атом ядросы элементар бөлшектерден - протоннан (р) және нейтроннан (n) тұрады, олар бір бөлшектің екі зарядттық күйі - нуклон деп есептеледі. Протон абсолют шамасы бойынша электрон зарядына тең оң электр зарядына ие. Нейтронның электр заряды жоқ. Нуклондар массасы мынаған тең

m = 1, 6726 * 10 кг 1836me

m = 1, 6749*10 кг 1839me

Атом ядросындағы нуклондардың жалпы саны А-массалық сан деп аталады.

Нуклондардың меншікті байланыс энергиясы түрлі атом ядроларында бірдей емес.

Ядродағы нуклондардың меншікті байланыс энергиясының массалық А санға тәуелділігі мына суретте көрсетілген. Массалық А санының артуына байланысты Ем. б 1Н2 - дейтерийдің ядросында 1, 1 МэВ/нуклон мәнінен темірдің 26Fe 56 изотопы үшін 8, 8 МэВ/нуклон мәніне арта бастайды. Ем. б максимал болатын элементтердің ядролары ең тұрақты ядролар болып табылады. Енді массалық сан А артқанымен Ем. б кеми береді, мыс: уранның 92U238 изотопында 7, 6 МэВ/нуклон. Жеңіл элементтердің Ем. б кемуі беттік құбылыстармен байланысты. Сондықтан ядроның ішіндегі нуклондармен салыстырғанда ядроның бетіндегі нуклондардың байланыс энергиясы аз. Ядро кіші болған сайын нуклондардың көпшілігі ядро бетіне жақын орналасады. Сол себепті жеңіл ядролардың меншікті байланыс энергиясы аз.

Ядролық күштердің қасиеттері

Ядролык күштер тартылыс күштері болып табылады;

Ядролық күштер қысқа қашықтықта ғана әсер етеді, шамамен 10-15м арақашықтыкта әсері білінеді.

Ядролық күштерге зарядтардыц тәуелсіздік қасиеті тән: кез келген екі нуклонның арасындағы тартылыстың нуклондардың зарядтык күйіне (протондық немесе нейтрондық) тәуелсіздігі бірдей; ядролык күштердің табиғаты электрлік емес;

Ядролық күштерге қанығу қасиеті тән: ядродағы әрбір нуклон оған жакын нуклонның тек шектелген санымен эсерлеседі;

Ядролык күштер әсерлесетін нуклондар спинінің өзара бағытталуына тәуелді. Мысалы, протон мен нейтронның спиндері параллель бағытталған да ғана, олар дейтерий изотопының ядросы дейтронды түзеді.

Ядролық күштер ңентрлік емес, яғни әсерлесетін нуклондар ңентрін косатын сызык бойымен әсер етпейді.

Барлық заттар бөлiнбейтiн аса ұсақ бөлшектерден - атомдардан тұрады деген ұғым ерте қалыптасқан болатын. Егер атом шындығында заттың бөлiнбейтiн алғашқы кiрпiштерi болса табиғаттағы кездесетiн сан алуан заттарға сан алуан атомдар сәйкес қойылуы тиiс. Бұлай болуы бiр жағынан күмән туғызады.

Физика ғылымының дамуы барысында ХIХ ғасырдың аяғына қарата атомның қасиеттерiне байланысты жаңа тәжiрибелiк деректер жинала бастады. Мысалы М. Фарадей 1833 жылы электролиз құбылысын зерттеу барысында электролит ертiндiлерiндегi ток иондардың реттелген қозғалысы екенiн анықтады. Ал 1897 жылы Дж. Томсон сиретiлген газдардағы электр разрядын зерттеу барысында қыздырылған немесе ультракүлгiн жарықпен сәулелендiрiлген кез-келген химиялық элементтiң атомы өзiнен терiс зарядталған бөлшектердi шығатынын анықтады. Осылай алғашқы элементар бөлшек - электрон ашылды.

Ядро деп атомның барлық массасы және оның оң электрлік заряды шоғырланған атомның ортаңғы бөлігін айтады. Металл фольга арқылы -бөлшектің өтуін зерттеген Резерфорд тәжірибелерінде атом ядросының өлшемі шамамен 10 / 10 м болатынын байқаған. Ал атомның өзінің сызықтық өлшемі шамамен 10 м болады. Атом ядросы элементар бөлшектерден - протоннан (р) және нейтроннан (n) тұрады, олар бір бөлшектің екі зарядттық күйі - нуклон деп есептеледі. Иротон абсолют шамасы бойынша электрон зарядына тең оң электр зарядына ие. Нейтронның электр заряды жоқ. Нуклондар массасы мынаған тең

m = 1, 6726 * 10 кг 1836me

m = 1, 6749*10 кг 1839me

Ядроның заряды Ze шамасына тең, мұндағы е-электрон заряды, Z- ядродағы проондар санына тең ядроның зарядтық саны ( ол - элементтердің Периодттық жүйесіндегі химиялық элементтің реттік нөмірімен, яғни атомдық нөмірімен сәйкес келеді) . Атомдық нөмірі Z және массалық саны А химиялық элементтің ядросы Х былай белгіленеді: . Атом нейтрал болғандықтан, ядроның заряды атомдағы электрондар санын анықтайды.

Ядроның массалық саны деп A=N+Z болатын нуклондардың жалпы санын айтады. Зарядтарының саны бiрдей, ал массалық саны әртұрлi ядроларды изотоптар деп атайды. Изотоптардағы протонның саны бiрдей болады да, нейтронның саны әртүрлi болады. Мысалы сутегiнiң изотоптары:, (немесе -дейтерий), (немесе - тритий) ; гелийдiң изотоптары:, ; уранның изотоптары:, . Бүгiнгi күнi барлық химиялық элементтердiң саны үш жүзге жақын орнықты, ал екi мыңға жақын орнықсыз (радиоактивтi) изотоптары белгiлi.

Кез-келген химиялық элементтiң атомының ядросы оң зарядталған протоннан және заряды жоқ нейтроннан тұрады. Протонның заряды абсолют шамасы жағынан электронның зарядына тең. Протон мен нейтрон нуклон деп аталатын ядролық бөлшектiң әртүрлi зарядтық күйi болып табылады. Ядродағы протондардың саны Z, Менделеевтiң периодтық жүйесiндегi химиялық элементтiң атомдық нөмiрiмен сәйкес. Ядродағы нейтрондадың саны N деп белгiленедi. 11Н және 32Не ядроларынан басқа барлық ядролар үшiн N≥Z. Менделеевтың периодтық таблицасының бiрiншi жартысында тұрған жеңiл элементтер үшiн N≈Z, ал екiншi жартысындағы элементтерде нейтронның саны артықтау N≈1, 6·Z.

Атомды күрделi жүйе деп ұйғарып, оның алғашқы моделiн ұсынған ғалым - Дж. Томсон. Томсон моделi бойынша атом дегенiмiз радиусы шамамен 10-10 м болатын шар. Бұл шардың бүкiл көлемi оң зарядталған, ал терiс зарядталған электрондар оның iшiнде су тамшысының iшiнде жүзiп жүрген түйiршiктер тәрiздi қозғалып жүредi .

Ұқсас жұмыстар

Ядролық реакциялар

Ферми газ моделі

Физика пәнінен мен нені үйрендім?

Ядролық физика

Ядролық күштер

Ядролардың бөліну энергиясы

Қатты заттардың жылулық қасиеті

Бөлшектердің заттан өту кезіндегі энергия шығындалуы

Алып планеталар

Ядролық энергия

Пәндер