Сердюкова Наталья Викторовна, учитель математики и физики

Сердюкова Наталья Викторовна,
учитель математики и физики, СОШ №68 г. Оренбург
Тема: «Энергия связи. Дефект масс»
Класс 9.
Изучение нового материала.
Важнейшую роль во всей ядерной физике играет понятие энергия
связи ядра. Энергия связи позволяет объяснить устойчивость ядер
атомов, выяснить, какие процессы ведут к выделению ядерной
энергии.
Нуклоны в ядре прочно удерживаются ядерными силами. Для того
чтобы удалить нуклон из ядра, надо совершить большую работу, т. е.
сообщить системе значительную энергию. Энергией связи ядра
называют энергию, которую необходимо сообщить ядру, чтобы
полностью расщепить его на отдельные нуклоны.
На основании закона сохранения энергии можно утверждать, что
при образовании ядра из отдельных нуклонов выделяется энергия,
равная энергии связи.
Энергия связи очень велика.
Например: при синтезе 4 г гелия выделяется такое же количество
энергии, как при сжигании двух вагонов каменного угля.
Но как ее найти? Сделать это оказалось возможным благодаря
точным измерениям массы ядра и масс нуклонов, из которых состоит
ядро. Ведь между массой и энергией существует соотношение,
открытое Эйнштейном.
Согласно этому закону между массой m системы частиц и
энергией покоя, т.е. внутренней энергией Е 0 этой системы, существует
зависимость Е=mc 2 , где с – скорость света в вакууме. А всякое
изменение энергии системы на величину ∆Е сопровождается
изменением ее массы ∆ m на величину
m 
E
c2
Точнейшие измерения масс ядер показывают, что сумма масс покоя
протонов и нейтронов, составляющих данное ядро, всегда больше массы
покоя этого ядра:
Zmp+Nmn › Mя
Разность масс ∆m= Zmp+ Nmn - Mя, всегда положительная величина.
Если нуклоны объединяются в ядро, то при этом уменьшается
масса этой системы, а следовательно, и энергия на величину энергии
связи. Значит, энергия связи ядра равна:
∆Е= ∆mс2 ∆m – дефект масс.
Задача: Определите энергию связи ядра 2
1
H
дейтерия.
8
c  3  10
A  2
  1
N  A  
M  2.0141
m    1.00728  N  1.00866  M
3
m  1.84  10
Масса в кг
 27
m  m  1.66  10
E  m  c
2
 13
E  2.749  10
Энергия связи в эВ
E
E1 
 19
1.6  10
6
E1  1.718  10
Задача:
Определите
8
c  3  10
A  27
  13
N  A  
M  26.98146
m    1.00728  N  1.00866  M
m  0.234
Масса в кг
 27
m  m  1.66  10
E  m  c
2
 11
E  3.502  10
Энергия связи в эВ
E1 
E
 19
1.6  10
8
E1  2.189  10
энергию
связи
ядра
27
13
Al
алюминия.
Самостоятельная работа.
Определите строение атома меди
64
29
Сu
Z  29
A  64
N  A  Z
N  35
1. Атом это или изотоп: аргон (39)
2. Определите энергия связи бора
10
5
В