对“结合能”的几点辨析

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结合能和比结合能区别

结合能和比结合能区别

当两个或多个粒子的自由状态结合在一起时释放的能量。

当自由原子结合成分子时释放的能量称为化学结合能。

当分散的核子形成核时释放的能量称为核结合能
当几个粒子从自由状态合并为复合粒子时释放的能量。

例如,将自由原子结合成分子时释放的能量称为化学结合能。

结合能越高,分子越稳定
因为单独几个粒子的质量总和大于合并粒子的质量总和,所以质量的损失部分以能量形式释放,这称为结合能,其大小是缺陷质量乘以速度的平方(根据爱因斯坦的质量能方程E = MC ^ 2,C是光速,M是质量)。

原子能结合到晶体中的根本原因是原子结合后整个系统的能量较低。

假设将分散的原子(离子或分子)结合成晶体。

在此过程中,将释放一定量的能量w,这称为结合能。

如果将分散的原子用作测量内部能量的标准,则-W是结合成晶体后系统的内部能量。

原子核中每个粒子的平均结合能称为平均结合能,
计算平均结合能的公式为:原子核的平均结合能=结合能的总和×原子核中粒子的数量(结合能的总和可以理解为分散所有原子的能量原子核中的粒子无限远
平均结合能越大,原子核分解成单个颗粒的难度就越大。

另外,平均结合能具有以下特征:
1.重核的平均结合能小于中间核的平均结合能,因此它们易于裂变并释放能。

2.轻核的平均结合能小于重核的平均结合能。

因此,发生核聚变时,光核会发出能量。

3.铁的平均结合能最大。

因此,比铁轻的原子可以融合成铁原子,比铁重的原子最终会变成铁原子。

4.氘和铁的平均结合能之差是铀235和铁的平均结合能的几倍。

因此,核聚变释放的能量通常大于核裂变释放的能量。

结合能和比结合能区别

结合能和比结合能区别

比结合能——高中物理学习中较难搞懂的一个概念,它同时也是重核裂变和轻核聚变之所以释放出能量的关键概念,多数高中生学过以后都不理解。

我们知道原子核在重核裂变和轻核聚变的过程中,都会有质量亏损,根据爱因斯坦的质能方程,如果有质量亏损,那么它就会以能量的形式释放出来。

而且,这种释放出来的能量还是巨大的,虽然说亏损的质量并不是多大,但是,由于拿质量乘以光速的平方,其所释放的能量就不可小觑了。

原子核裂变,也就是重核裂变,现在的主要利用,一个是在武器上的原子弹,另外一个就是现在被广泛使用的核能发电。

重核裂变的核反应堆在现有技术条件下是可控的,为人类大量使用清洁能源提供了一种可能。

虽然说核废料的处理,具有一定的麻烦,但是与煤、石油等能源相比起来,其还是较为清洁的能源形式。

同等质量的核反应条件下,轻核聚变所释放出的能量比重核裂变释放出的能量还要多,而且轻核聚变所释放出的能量更清洁,不会对环境造成污染。

但是由于轻核聚变需要很高的温度,也就是我们所说的热核反应,在现有科学技术的条件下由于其不可控,人类还不能收集利用其反应的能量。

为什么重核裂变和轻核聚变都能释放出能量呢?在前文中我们提到,因为这两种核反应过程中都有质量亏损,而要了解其质量亏损,其重要的一个概念就是“比结合能”。

比结合能的概念在高中物理课本中已经有所阐述,但是同学们很难理解,在此我们来做一个尝试,看大家能否搞懂什么叫比结合能。

(平均结合能)其实在高中物理课本中,有一道例题,就讲解了比结合能。

原子核是由质子和中子组成,质子和中子统称为核子,假设单个核子的质量为m,氦原子核是由两个质子和两个中子组成,也就是说组成氦原子核有4个核子,当4个核子组成氦原子核时,它的总质量并不等于4倍的m,它要比4倍的m要小。

我们把4m减去有4个核子组成的氦原子核的质量,这就是4个孤立的核子在结合成氦原子核时所产生的质量亏损。

这个质量亏损乘以c(光速)的平方,也就是利用爱因斯坦的质能方程算出来的能量,就是氦原子核的结合能。

高考热点剖析核力与结合能

高考热点剖析核力与结合能

高考热点剖析:核力与结合能潜松水(浙江省缙云中学物理组,浙江缙云321400)国家级《考试报》浙江版 2009.3.10一、核力在人们认识原子核之前,只知道在自然界有两种作用力,一是万有引力,一是电磁力。

容易估计,万有引力在原子核内完全可以忽略(电磁力大约要比万有引力强1035倍),而电磁力对核内的质子只能起排斥作用。

所以我们面临一种新的作用力—核力。

核力具有以下几个基本性质。

(一)短程力。

它只在1.5×10-15 m的短距离内起作用,超过了这个距离,核力就迅速减小到零。

质子和中子的半径大约是10-15 m,因此每个核子(质子或中子)只跟它相邻的核子间才有核力的作用。

(二)强相互作用。

质子间的库仑斥力反比于距离,在核内质子之间的距离很短,但质子竟然不顾库仑斥力而相互紧密结合,这就充分说明新的作用力—核力的强大。

事实表明,核力约比库仑力大一百倍。

(三)核力与电荷无关。

它在质子和质子间、质子和中子间、中子和中子间都存在。

(四)核力在极短程内表现斥力。

故核子不可能无限靠近,当两核子之间的距离为 0.8×10-15 m~1.5×10-15 m,核力表现为吸引力,在小于0.8×10-15 m时为斥力。

(五)核力具有饱和性。

核子只对相邻的少数核子产生较强的引力,而不是与核内所有核子发生作用。

二、结合能由于核子间存在着强大的核力,所以原子核是一个坚固的集合体。

要把原子核拆散成核子,需要克服核力做巨大的功,或者说需要巨大的能量。

相反的过程,核子结合成原子核时要放出同样多的能量。

这个能量叫做原子核的结合能。

如果用核子数去除核的结合能,就得到每个核子的比结合能。

比结合能也叫平均结合能。

核子组成不同的原子核时,放出的结合能的大小也不相同。

结合能的大小并不能表示拆开一个核子的难易。

结合能除以总核子数所得的平均结合能表示把一个核子拆离原子核所需的能量。

因而原子核的结合能并不能表示原子核的稳定程度,平均结合能的大小表征着原子核稳定的程度。

结合能总结

结合能总结

★结合能结合能(binding energy)是指当一“物体(体系)"是由两个或多个部分组成时,各组成部分之间一定存在相互吸引力,使它们结合在一起。

如果把各组成部分分开到“无穷远"处,当然需要一定的能量来提供克服有关吸引力,即需做功.所需做的功的大小,说明各组成部分结合的紧密程度,称为该物体的结合能。

[1]两个或几个自由状态的粒子结合在一起时释放的能量.自由原子结合为分子时放出的能量叫做化学结合能,分散的核子组成原子核时释放的能量叫做原子核结合能。

原子核是核子凭借核力结合在一起构成的,要把其分开,需要能量,此即原子核的结合能。

不同“物体(体系)”具有不同的结合能。

因此当数个物体发生反应时,总的结合能可能变化。

利用适当的反应可把改变了的总结合能释放出来。

如二氧化碳分子是由两个氧原子和一个碳原子组成的,而氧分子是由两个氧原子组成的,前者的结合能较后者更大。

这说明碳原子和氧分子反应时,各原子间的作用力在反应中做功释放能量。

碳在空气中燃烧,生成二氧化碳时,结合能以热能的形式释放出来。

这就是碳燃烧发热的基本原理.又如原子核是由核子(中子或质子)借助于彼此间很强的相互吸引力(核力)结合成的,具有很大的结合能。

核内每个核子的平均结合能,叫比结合能,等于该核的结合能除以其核子数。

当核的结合状态在某种核反应中变得更紧时,就会因为核力的做功而使总结合能变大,所做的功以核能的形式放出。

由于核力比分子内原子间的作用力强度大得多,所以同样质量的物质,在核反应中产生的核能比化学反应中产生的化学能要大百万倍以上。

具体说明结合能是几个粒子从自由状态结合成为一个复合粒子时所释放的能量.结合能数值越大,分子(原子或原子核)的结构就越稳定。

因为几个粒子单独的质量和要比其结合成复合粒子的质量要大,产生的质量亏损以能量的形式释放出去,其能量就是结合能,根据爱因斯坦质能方程,释放的能量△E=△mc2(c为光速,△m为质量亏损).原子能够结合为晶体的根本原因,在于原子结合后整个系统具有更低的能量.设想把分散的原子(离子或分子)结合成为晶体,在这个过程中,将有一定的能量E释放出来,即结合能.如果以分散的原子作为计量内能的标准,则E就是结合成晶体后系统的内能。

比结合能大小怎么比较

比结合能大小怎么比较

比结合能大小怎么比较结合能是物质发生化学反应时放出或吸收的能量。

比较结合能的大小是化学领域中常见的问题。

结合能的大小直接影响化学反应的性质,也可以帮助我们理解物质之间的相互作用。

本文将介绍如何比较结合能的大小。

1. 定义结合能结合能是物质在化学反应中放出或吸收的能量。

当分子或原子之间发生化学键的形成或断裂时,伴随着能量的变化。

结合能可以分为化学键的生成能和键的断裂能。

2. 比较结合能的大小2.1 化学键的类型不同类型的化学键具有不同的结合能大小。

一般来说,离子键的结合能最高,共价键次之,金属键的结合能相对较小。

2.2 分子大小和形状分子的大小和形状也会影响结合能的大小。

通常来说,分子较大、复杂、非对称的结合能较高,因为这些分子之间的相互作用更为复杂。

2.3 元素的位置和性质元素在周期表中的位置和性质对结合能大小也有一定影响。

一般来说,同一元素周期表上方的元素结合能较高,原子半径较小,电子亲和力较高的元素结合能也较高。

3. 应用举例3.1 比较H₂和O₂的结合能H₂是共价键,O₂是双原子氧分子,根据分子大小和形状,O₂的结合能更高。

3.2 比较NaCl和MgO的结合能NaCl是离子键,MgO是离子键,根据化学键的类型,MgO的结合能更高。

4. 结论通过比较结合能的大小,可以更好地理解化学反应的特性和物质之间的相互作用。

理解结合能有助于我们预测化学反应的发生性质,指导实验设计,提高化学反应的效率。

结合能大小的比较是化学领域中的重要概念,对于学习化学和应用化学知识都具有重要意义。

希望通过本文的介绍,读者能更好地掌握如何比较结合能的大小。

原子核结构与结合能

原子核结构与结合能

原子核结构与结合能想要写这个问题是因为之前有学生问了一个高中物理选择题,要求比较核反应前反应物与反应后生成物的结合能大小。

结合能是原子核物理中非常重要的物理概念和物理量,由于概念比较抽象,是高中物理的一个难点,因为结合能对于原子核的其他章节内容的理解有重要作用,不从考试的角度也需要引起同学们的重视。

高中物理必修3-5第3版中是这样表述结合能的:原子核是核子凭借核力结合在一起构成的,要把它们分开,也需要能量,这就是原子核的结合能。

结合能并不是由于核子结合成原子核而具有的能量,而是为把核子分开而需要的能量。

要理解结合能需要考虑核力做功,简单定性描述可以这样用核力做功解释结合能:单个质子和中子结合成原子核的过程中,由于核力做正功释放能量,这个能量就叫做原子核的结合能,相应地,要使原子核再分解为核子(质子和中子),由于要克服核力做功,就必须给予和结合过程释放的等值能量。

但是原子核的结合能很难直接测量,掌握了结合能概念之后,我们可以用爱因斯坦质能方程计算出具体原子核的结合能。

利用结合能之差可以求解核反应的核能:释放的核能=核反应后的结合能-反应前的结合能。

有了这个公式我们可以用来解决前面说的那个问题了,可以定性判断对于放能核反应,核反应生成物的结合能大于反应前反应物的结合能。

最后再提一下比结合能:原子核的结合能与它的核子数之比,称做比结合能,也叫平均结合能。

在高中阶段,我们可以这样认为:比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定。

(反例:铀238的平均结合能与氦4的平均结合能分别为7.5MeV、7.03MeV,但后者远比前者稳定。

这里要说一下,高中物理与大学物理也会出现初中物理和高中物理的那种尴尬场面,还记得初中物理中的速度概念与高中物理中的速度吗?在特定学习阶段,由于认知水平及其他因素所限,我们不必追究某些问题的对与错,这里只是渗透一下,激发同学们努力学习,进入理想的高等学府,解决自己心里的困惑。

漫谈原子核的结合能

漫谈原子核的结合能

漫谈原子核的结合能广东省深圳市高级中学(518040)纪星寿一、什么是原子核的结合能?在原子核的内部,质子间存在很强的库仑斥力(约为万有引力的1039倍),核子之间是靠另一种更加强大的的相互作用力核力(约为库仑力的102倍)的作用而紧密地聚积在一起的,因此核子间也存在着由它们之间的相互作用而决定的能量。

若干个自由的核子在结合成原子核的过程中,合力(主要是核力,库仑力可忽略)做功∑W >0,“核子系统”的势能减少,动能增大。

当核子组成原子核后,核内核子的动能以光子形式辐射出来。

反之,如果要将这些核子全部“拆散”开来形成自由核子,就必须依靠外力克服核子间的核力作用而做功,从外界吸收能量增加“核子系统”的势能。

例如一个自由中子和一个自由质子结合成为氘核(H 21)要放出2.22MeV能量。

反之,若要使氘核分裂成两个自由核子,必须用2.22MeV 的γ光子去轰击这个氘核才行。

我们把自由核子结合成原子核的过程中所释放出来的能量或者将原子核全部分解为自由核子时,所吸收的能量,叫做原子核的结合能,结合能以简称为核能。

原子核能的变化只跟核力做功有关。

核力是一个短程力,只有在2.0×10-15 米的范围内才起作用,超过此范围核力迅速减为零,故原子核中的核子只和其周围相邻核子间才有核力作用。

正因如此,核能的释放只表现在核子的结合与分离、较大的原子核分裂、较小的原子核的聚合等核反应过程中。

二、质能方程的含义结合能是通过爱因斯坦的质能方程进行计算的。

质能方程有两种表示形式:一种是E =mC 2,其中:E 是物体所具有的总能量(一切能量总和),包括有分子动能、分子势能、化学能、电磁能、核内核子具有的结合能等固有能量和物体由于运动而具有的运动能量。

m 是物体总质量,包括运动质量和静止质量,大小为=m 。

C 是光速。

另一种是ΔE=ΔmC 2 ,Δm 通常是指物体静止质量的变化量,ΔE 是物体静止能量的变化量。

原子核的结合能教学中的几个问题

原子核的结合能教学中的几个问题

的质子和中子结合得越紧密,越不容易被分开,因此越稳定。
05 原子核的结合能 与中子星的形成
中子星的形成条件与结合能的关系
中子星形成条件
中子星的形成需要满足一定的条件,即超 新星爆发后,剩余的核心质量需在约1.4 倍太阳质量到3倍太阳质量之间,同时需 具备一定的冷却时间。
VS
结合能与中子星形成
原子核的结合能与中子星的形成有密切关 系。结合能是指将原子核中的核子结合在 一起所需要的最小能量,当超新星爆发后 ,剩余核心的结合能会发生变化,这种变 化会影响中子星的形成。
太阳的能量来源
太阳的能量主要来源于氢核聚变成氦核的过程 ,这种能量释放与结合能的亏损密切相关。
07 原子核的结合能 在能源领域的应 用
核电站的工作原理与结合能的关系
核电站的基本组成
01
核电站主要由核反应堆、蒸汽发生器、汽轮机、发电机等组成

核反应堆的工作原理
02
在核反应堆中,核燃料通过慢化剂和冷却剂的作用,产生热能
核力与结合能的关系
01
核力作用下的结合能
由于核力作用,使得原子核中的质子和中子紧密结合在一起,产生了
结合能。
02
结合能的大小与原子序数的关系
随着原子序数的增加,结合能也相应增加。这是因为随着原子序数的
增加,质子和中子的数量增加,核力作用也相应增强。
03
结合能与核稳定性的关系
结合能越大的原子核越稳定。这是因为结合能越大,意味着原子核中
以帮助我们理解原子核的稳定性以及放射性衰变现象。
然而,这种关系并不普遍适用于所有原子核,因为在实际教学
03
中,还需要考虑核力的饱和性、费米气体效应等因素。
03 原子核的结合能 曲线与核子数的 关系

结合能大小比较

结合能大小比较

结合能大小比较
结合能是指原子核反应时释放出的能量,它是核反应的基本特征之一。

结合能
大小取决于原子核的质量数和原子序数。

通常来说,结合能越大,核稳定性越高,核反应释放的能量也越大。

在比较原子核的结合能大小时,可以从以下几个方面进行分析。

1. 核素的结合能与质量数的关系
质量数是核素的质子数和中子数之和。

一般来说,质量数较小的核素,结合能
较小;质量数较大的核素,结合能较大。

这是因为质子和中子在核内的相互作用会影响整个核的稳定性,质子和中子的数量不同会导致核结合能的差异。

2. 核素的结合能与原子序数的关系
原子序数是指核素中的质子数。

一般来说,原子序数较小的核素,结合能较小;原子序数较大的核素,结合能较大。

这是因为原子核内的静电斥力会与核内的吸引力相互作用,影响核的稳定性,而原子序数的增加会增加静电斥力,导致结合能的增加。

3. 核素的结合能与核反应的释放能量关系
核反应是核素发生变化时释放能量的过程。

核反应释放的能量与反应前后核素
的结合能之差有关。

一般来说,结合能较大的核素发生核反应时释放的能量更大,因为核素在反应过程中会趋向于更加稳定的状态,释放出多余的能量。

综上所述,结合能大小的比较是一个复杂的过程,涉及到核素的质量数、原子
序数以及核反应的释放能量等多个因素。

通过对这些因素的综合分析,可以更好地理解和比较不同核素之间结合能的大小。

核力与结合能

核力与结合能

要点一、核力与四种基本相互作用1.核力:原子核中的核子之间存在一种很强的相互作用,即存在一种核力,它使得核子紧密地结合在一起,形成稳定的原子核.这种作用称为强相互作用。

2.强相互作用的特点(1)强相互作用是短程力,作用范围只有约10-15 m。

(2)距离增大时,强相互作用急剧减小.超过10-15 m,相互作用不存在。

3.弱相互作用(1)弱相互作用是引起原子核β衰变的原因,即引起中子—质子转变的原因。

(2)弱相互作用是短程力,其力程只有10-18 m。

4.四种基本相互作用要点二、结合能与质量亏损(一)结合能1.结合能:原子核是核子凭借核力结合在一起构成的,要把它们分开,也需要能量,这就是原子核的结合能。

2.比结合能:原子核的结合能与核子数之比,叫作比结合能,也叫作平均结合能.比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定.中等大小的核的比结合能最大,最稳定。

(三)质量亏损1.质能方程:物体的能量与它的质量的关系是:E=mc2。

2.质量亏损:原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象。

要点突破一:四种基本相互作用在不同尺度上发挥作用(1)引力相互作用:引力主要在宏观和宏观尺度上“独领风骚”。

是引力使行星绕着恒星转,并且联系着星系团,决定着宇宙的现状。

万有引力是长程力。

(2)电磁相互作用:电磁力在原子核外,电磁力使电子不脱离原子核而形成原子,使原子结合成分子,使分子结合成液体和固体。

(3)强力:即强相互作用,在原子核内,强力将核子束缚在一起,强力是短程力。

(4)弱相互作用:弱相互作用是引起原子核β衰变的原因,即引起中子—质子转变的原因。

弱相互作用也是短程力,其力程比强力更短,为10-18 m,作用强度则比电磁力小。

二:核力的性质(1)核力是四种相互作用中的强相互作用(强力)的一种表现。

(2)核力是短程力。

约在10-15 m数量级时起作用,距离大于0.8×10-15 m时为引力,距离小于0.8×10-15 m时为斥力,距离为10×10-15 m时核力几乎消失。

认识结合能——精选推荐

认识结合能——精选推荐

认识结合能原⼦核是核⼦凭借核⼒结合在⼀起构成的,要把它们分开,也需要能量,这就是原⼦核的结合能⾃然。

组成原⼦核的核⼦越多,它的结合能就越⾼。

因此,有意义的是它的结合能与核⼦数之⽐,称做⽐结合能(specificbindingenergy),也叫平均结合能。

⽐结合能越⼤,原⼦核中核⼦结合得越牢固,原⼦核越稳定。

核结合能(nuclearbindingenergy)是将若⼲个核⼦结合成原⼦核放出的能量或将原⼦核的核⼦全部分散开来所需的能量。

是核的重要性质之⼀。

实验表明原⼦核的质量⼩于组成原⼦核的全部核⼦质量的总和,差额Δm称为质量亏损,与此差额对应的能量Δmc2就是核结合能。

记作B。

各种核素的⽐结合能排列在⽐结合能曲线上。

可以得出:①质量中等的核,⽐结合能量最⼤,约8.6MeV,它们最为稳定,重核的⽐结合能要⼩些,约7.6MeV,轻核的⽐结合能也要⼩些,并有明显的起伏,在等有较⼤的⽐结合能,⽐邻近的核更为稳定。

使重核裂变为两个质量中等的核或使轻核聚变,都可使核更为稳定并放出能量,这是核能释放的两种途径。

②A>30以上的核,质量数变化颇⼤,⽽⽐结合能变化不⼤,说明核的结合能差不多与质量数A成正⽐,显⽰核⼒的饱和性。

这是因为he核⼒是⼀种短程⼒,当A达到⼀定⼤⼩时,在核内和⼀个核⼦紧靠的核⼦数也基本不变,因此,⽐结合能也就基本稳定下来。

核内质⼦之间有库仑⼒作⽤。

这⾥和核⼒不同,为长程⼒。

因此,⼀个质⼦要受到核内所有其他质⼦的作⽤。

当质⼦数增⼤时,库仑利的效果渐趋显著。

这斥⼒有减⼩结合能的作⽤,这就是随着质⼦数的增加,⽐结合能⼜逐渐减⼩的原因。

为了增加核的稳定性,在增加质⼦数的同时,多增加⼀些中⼦将会使核更稳定。

其实,任何由更⼩的粒⼦组成系统的质量都⼩于组成粒⼦分散时的质量总和,都有相应的结合能。

电⼦与原⼦核结合成原⼦的结合能就是原⼦的电离能,原⼦或离⼦结合成晶体也有结合能。

核结合能⽐原⼦结合能要⼤得多。

对“结合能”的几点辨析

对“结合能”的几点辨析

对“结合能”的几点辨析湖北省恩施高中 陈恩谱结合能的概念,是《原子核》一章的一个教学难点,学生普遍错误的将“结合能”理解成原子核具有的能量——以为原子核的比结合能大,就是平均每个核子具有的能量越大;另一方面,在理解核能释放的过程时,无法从结合能的角度理清思路——他们不知道把自由核子作为分析问题的等效中间状态,因此必然无法将结合能与核能释放联系起来;而课本在介绍比结合能时,也没能够将核子平均质量曲线做一个介绍,从而对理解能力较差的学生提出了较高的要求,使他们始终不得其门而入。

为了解决这些问题,笔者结合多年的教学探索,特在此对相关问题作一辨析,期与同行交流,望各位批评指正。

一、结合能的概念1、结合能的定义结合角度定义:自由核子结合成原子核的过程中释放出来的能量,叫做该原子核的结合能。

分解角度定义:将原子核分解成自由核子时所需要的最小的能量,叫做该原子核的结合能。

由能量守恒可知,上述两个定义是一致的。

注意,大于结合能的能量,当然可以将原子核分解成自由核子。

2、类比化学键键能理解结合能一个化学键的键能,比如H-H 共价键的键能,是指两个自由的氢原子形成H-H 共价键时释放出来的能量,也就是将H-H 共价键拆开时所需要的最小的能量。

这和原子核的结合能概念是一样的,因此,我们可以将化学键键能称之为化学键的结合能,而原子核的结合能,也可以称之为核键键能。

3、一个结论一个原子核的基础上,再结合一些核子,从而形成更大的原子核时,将进一步释放能量,因此,原子核越大,其结合能(也就是结合过程中释放出来能量)更越大。

二、比结合能的概念1、定义:原子核的结合能与原子核内核子数的比值,叫做比结合能,也叫作平均结合能。

通俗一点儿理解,就是在结合成原子核的过程中,平均每个核子释放出来的能量。

2、比结合能曲线与平均核子质量曲线(1)比结合能曲线不同的原子核,其比结合能不一样。

右图为不同原子核的比结合能随原子序数变化的大致曲线,其中,5626Fe 原子核的比结合能最大。

高中物理之核力与结合能知识点

高中物理之核力与结合能知识点

高中物理之核力与结合能知识点核力与结合能核力与四种基本相互作用什么是核力组成原子核的核子之间有很强的相互作用,使核子能够克服库仑斥力而紧密地结合在一起,这种力称为核力。

核力是短程力核力的饱和性每个核子只跟相邻的核子发生核力的作用。

原子核中质子与中子的比例1、轻原子核——自然界中较轻的原子核,质子数与中子数大致相等2、重原子核——对于较重的原子核,中子数大于质子数,越重的元素,两者相差就越大。

结合能1、结合能: 把原子核分解为独立的核子,需要克服强大的核力做功,因此需要吸收能力;或核力把核子结合在一起放出的能量,称为原子核的结合能。

结合能并不是由于核子结合成原子核而具有的能量,而是为把核子分开而需要的能量。

2、比结合能: 结合能与核子数之比称为比结合能。

也叫平均结合能。

从下表可以看出Fe的比结合能最大。

比结合能越大,表示原子核中核子结合的越牢固,原子核越稳定。

质量亏损1、质量亏损:核反应前与反应后的总质量之差称为质量亏损。

2、爱因斯坦质能方程3、核能的计算常用单位:m用“u(原子质量单位)”1u=1.660566×10-27kg,ΔE用“uc2”1uc2=931MeV(表示1u的质量变化相当于931MeV的能量改变)原子核是由中子和质子组成的,在原子核狭小的空间里,带正电的质子为什么能挤在一起而不飞散?答案:组成原子核的相邻核子间存在着核力。

核力能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力叫做核力。

1、核力是四种相互作用中的强相互作用(强力)的一种表现。

2、核力是短程力。

约在10-15m量级时起作用,距离大于0.8×10-15m时为引力,距离为10×10-15m时核力几乎消失,距离小于0.8×10-15m时为斥力。

3、核力具有饱和性。

核子只对相邻的少数核子产生较强的引力,而不是与核内所有核子发生作用。

4、核力具有电荷无关性。

对给定的相对运动状态,核力与核子电荷无关。

结合能和比结合能区别

结合能和比结合能区别

核结合能与核数之比称为比结合能,也称为平均结合能。

比结合能越大,核中的核结合越强,并且核越稳定。

核是由核力结合的核组成的,需要能量来分离它们,这是核的结合能。

自然地,组成一个原子核的原子核越多,其结合能就越高。

因此,有意义的是其结合能与核子数目的比率称为比结合能,也称为平均结合能。

比结合能越大,核中的核结合越强,并且核越稳定。

核结合能是通过将多个原子核合并为原子核而释放的能量,或者是分散所有原子核所需的能量。

是细胞核的重要特性之一。

实验表明,原子核的质量小于组成原子核的所有原子核的质量之和,差δm被称为质量缺陷,与该差相对应的能量δΔmc2是核结合能,例如,结合能为58.16兆电子伏特(MeV),结合能为1783.9 MeV。

核结合能除以质量称为比结合能。

核结合能和比结合能是核稳定性的量度。

比结合能越大,核越稳定。

各种核素的比结合能排列在比结合能曲线上。

可以得出以下结论:中核的比结合能最大,约为8.6 MeV,最稳定。

重核的比结合能较小,约为7.6 MeV,轻核的比结合能也较小,具有明显的波动,比相邻核的结合能更稳定。

使重核裂变为两个中等质量核或使轻核聚变可使核更稳定并释放能量,这是释放核能的两种方法。

对于a> 30的原子核,其质量数变化很大,但比结合能变化不大,这表明原子核的结合能几乎与质量数A成正比,表明核力饱和。

这是因为核力量是一种短程力量。

当A达到一定大小时,接近一个核的核子数量基本不变,因此比结合能基本稳定。

原子核中的质子之间存在库仑力。

在这里,与核力不同,它是远程力。

因此,质子受原子核中所有其他质子的影响。

当质子数增加时,库仑力的作用变得越来越明显。

这种排斥力可以降低结合能,这就是为什么比结合能随着质子数的增加而逐渐降低的原因。

为了增加原子核的稳定性,同时增加质子数,更多的中子将使原子核更加稳定。

实际上,由较小的颗粒组成的任何系统的质量都小于组成颗粒分散时的质量之和,并且它们全部具有相应的结合能。

漫谈原子核的结合能

漫谈原子核的结合能

漫谈原子核的结合能广东省深圳市高级中学(518040)纪星寿一、什么是原子核的结合能?在原子核的内部,质子间存在很强的库仑斥力(约为万有引力的1039倍),核子之间是靠另一种更加强大的的相互作用力核力(约为库仑力的102倍)的作用而紧密地聚积在一起的,因此核子间也存在着由它们之间的相互作用而决定的能量。

若干个自由的核子在结合成原子核的过程中,合力(主要是核力,库仑力可忽略)做功∑W >0,“核子系统”的势能减少,动能增大。

当核子组成原子核后,核内核子的动能以光子形式辐射出来。

反之,如果要将这些核子全部“拆散”开来形成自由核子,就必须依靠外力克服核子间的核力作用而做功,从外界吸收能量增加“核子系统”的势能。

例如一个自由中子和一个自由质子结合成为氘核(H 21)要放出2.22MeV能量。

反之,若要使氘核分裂成两个自由核子,必须用2.22MeV 的γ光子去轰击这个氘核才行。

我们把自由核子结合成原子核的过程中所释放出来的能量或者将原子核全部分解为自由核子时,所吸收的能量,叫做原子核的结合能,结合能以简称为核能。

原子核能的变化只跟核力做功有关。

核力是一个短程力,只有在2.0×10-15 米的范围内才起作用,超过此范围核力迅速减为零,故原子核中的核子只和其周围相邻核子间才有核力作用。

正因如此,核能的释放只表现在核子的结合与分离、较大的原子核分裂、较小的原子核的聚合等核反应过程中。

二、质能方程的含义结合能是通过爱因斯坦的质能方程进行计算的。

质能方程有两种表示形式:一种是E =mC 2,其中:E 是物体所具有的总能量(一切能量总和),包括有分子动能、分子势能、化学能、电磁能、核内核子具有的结合能等固有能量和物体由于运动而具有的运动能量。

m 是物体总质量,包括运动质量和静止质量,大小为=m 。

C 是光速。

另一种是ΔE=ΔmC 2 ,Δm 通常是指物体静止质量的变化量,ΔE 是物体静止能量的变化量。

比结合能和核能

比结合能和核能

比结合能和核能能源是人类社会发展的重要支撑,而在众多能源种类中,结合能和核能一直备受关注。

结合能,指的是从物质间吸引力作用中释放能量的过程,常常表现为化学反应或物理变化中释放的能量。

而核能,则是指从原子核中释放的能量,常表现为核裂变或核聚变过程中产生的能量。

本文将分别从结合能和核能的定义、来源、利用方式、环境影响等方面进行比较,以全面了解两种能源形式的特点和应用。

结合能定义结合能是物质中原子和分子之间的微观相互作用所储存的能量,当这些原子或分子发生化学反应或物理变化时,这些储存能量会被释放出来,产生热量或其他形式的能量。

常见的结合能包括化学键能、电子结合能等。

来源结合能的来源主要是原子或分子之间的化学键或其他相互作用。

在化学反应中,分子间的键会断裂并重新组合,从而释放出结合能。

例如,燃烧是一种常见的化学反应,燃料与氧气反应时,碳氢化合物中的碳碳键和碳氢键会被打破,释放出大量的能量。

利用方式结合能主要通过化学反应来释放,因此广泛应用于燃料燃烧、化工生产、发电等领域。

石油、煤炭、天然气等化石燃料中的化学结合能是人们日常生活和工业生产中主要的能源来源。

环境影响然而,结合能的利用也会带来环境问题,燃烧过程中产生的废气和温室气体会对大气造成污染,加剧气候变化。

此外,石油等化石燃料的开采和使用会对地球资源造成损耗和破坏,加速环境问题的恶化。

核能定义核能是从原子核中释放的能量,主要包括核裂变和核聚变两种方式。

核裂变是将重核裂变成轻核所释放的能量,核聚变是将轻核聚合成重核所释放的能量。

来源核能的来源是原子核中的核子结合能,当核子发生核反应时,会释放出这部分能量。

在核裂变中,放射性元素(如铀)的核裂变产生巨大能量;而在核聚变中,氢原子核聚变成氦核的过程也会释放巨大能量。

利用方式核能主要通过核电站来利用,通过核裂变或核聚变来产生热能,再将热能转化为电能。

核能是一种清洁、高效的能源形式,不会产生燃烧排放和温室气体,因此受到广泛应用。

结合能比结合能定义

结合能比结合能定义

结合能比结合能定义
结合能是在化学反应中一个非常关键的概念,它定义了化学键在形成和断裂时
需要吸收或释放的能量。

而结合能比则是通过比较不同物质之间的化学键在形成和断裂过程中所释放或吸收的能量来确定它们之间的稳定性和反应性。

结合能的定义
结合能是指在化学反应中,化学键形成时需要吸收或释放的能量。

在一个化学
键形成的过程中,原子需要克服相互之间的排斥力和克服电子云之间的相互排斥。

因此,在这个过程中,某种形式的能量会被吸收进入系统中。

而当一个化学键断裂时,这些能量会被释放出来。

结合能可以通过实验测定得到。

结合能比的定义
结合能比是指比较不同物质之间的化学键在形成和断裂过程中释放或吸收的能量。

通过比较不同物质之间的结合能比,我们可以确定它们之间的稳定性和反应性。

通常来说,结合能比较大的物质更加稳定,反应性较低。

相反,结合能较小的物质通常具有较高的反应性。

应用
结合能比的概念在化学领域有着广泛的应用。

通过比较不同物质之间的结合能比,化学家们可以预测物质之间的反应性,设计新的化合物,优化合成路线,甚至预测化学反应的产物和反应速率。

结论
结合能比是一个重要的化学概念,它可以帮助我们了解化学键的稳定性和反应性。

通过比较不同物质之间的结合能比,我们可以更好地理解物质之间的相互作用,从而为化学研究和工业应用提供指导。

比结合能怎么理解

比结合能怎么理解

比结合能怎么理解比结合能(Binding Energy)是指原子核内的质子和中子之间受核力约束在核内形成原子核时所释放出的能量。

结合能是核的稳定性的一个重要指标,能量越大表示核越稳定。

通过理解比结合能,可以深入了解原子核物理中的一些重要概念。

结合能的概念结合能是指核内质子和中子由于相互作用而形成原子核时释放的能量。

在核物理中,原子核的质量往往比其中的质子和中子的总质量要小,这是由于结合能的存在导致了质量的缺失。

结合能是由核力产生的,核力是一种非常强大的相互作用力,能够克服质子之间的静电斥力,将它们结合在一起形成原子核。

结合能的计算结合能可以通过质量差计算得到,即找到质子和中子组成原子核后的总质量与原子核的实际质量之间的差值。

根据质能方程E=mc2,质量差乘以光速的平方就可以得到结合能的数值。

结合能越大,原子核越稳定,因为能量释放越多,核内原子核粒子更加紧密地相互结合。

结合能与核反应在核物理学中,核反应是利用原子核中结合能的变化来实现的。

核反应可以分为裂变和聚变两种。

在核裂变中,一个重核分裂为两个或更多轻核时释放出大量结合能,这种过程广泛应用于核电站中。

而在核聚变中,轻核融合为更重的核时也会释放结合能,这一过程是太阳等恒星的能源来源。

结论比结合能是原子核物理中一个重要的概念,它揭示了原子核内质子和中子间相互吸引形成稳定结构的基本原理。

通过对结合能的理解,人们能够更好地理解核反应、核稳定性以及能量转化等核物理现象,同时也为核能的应用提供了理论基础。

对比结合能的深入研究,有助于推动核物理学的发展和应用。

比结合能大小怎么判定乐乐课堂

比结合能大小怎么判定乐乐课堂

比结合能大小怎么判定乐乐课堂
结合能大小是原子、分子、离子等粒子间相互作用的指标,是物质内部粒子间
相互吸引的程度。

在化学反应中,结合能大小决定了反应的放热或吸热程度。

比较结合能大小需要考虑各种因素,包括键的类型、键的长度、原子对电负性的影响以及离子电荷的大小等。

在乐乐课堂中,我们可以通过以下方法判定结合能的大小:
离子键的结合能
离子键是正负离子之间的静电吸引力形成的化学键,其结合能常常比共价键高。

在乐乐课堂中,我们可以通过比较两种化合物的各个离子键的离子电荷大小来判断结合能的大小。

一般来说,电荷绝对值较大的离子之间的离子键结合能会更强。

共价键的结合能
共价键是通过原子间的电子共享形成的化学键,其结合能取决于原子对电负性
的差异。

在乐乐课堂中,我们可以根据原子半径、电负性等因素来判断共价键的结合能大小。

一般来说,原子对电负性差异较大的共价键结合能会较高。

分子键的结合能
分子间的相互作用也影响了结合能的大小。

在乐乐课堂中,我们可以通过分子
结构的几何形状、分子极性等因素来判断分子键的结合能大小。

一般来说,具有极性分子之间的分子键结合能会较高。

综上所述,在乐乐课堂中可以通过比较离子键、共价键和分子键的结合能大小
来判断化学键的强度,进而了解化合物的稳定性和性质。

通过深入了解结合能大小的判定方法,可以帮助我们更好地理解化学反应的原理和规律。

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对“结合能”的几点辨析
湖北省恩施高中 陈恩谱
结合能的概念,是《原子核》一章的一个教学难点,学生普遍错误的将“结合能”理解成原子核具有的能量——以为原子核的比结合能大,就是平均每个核子具有的能量越大;另一方面,在理解核能释放的过程时,无法从结合能的角度理清思路——他们不知道把自由核子作为分析问题的等效中间状态,因此必然无法将结合能与核能释放联系起来;而课本在介绍比结合能时,也没能够将核子平均质量曲线做一个介绍,从而对理解能力较差的学生提出了较高的要求,使他们始终不得其门而入。

为了解决这些问题,笔者结合多年的教学探索,特在此对相关问题作一辨析,期与同行交流,望各位批评指正。

一、结合能的概念
1、结合能的定义
结合角度定义:自由核子结合成原子核的过程中释放出来的能量,叫做该原子核的结合能。

分解角度定义:将原子核分解成自由核子时所需要的最小的能量,叫做该原子核的结合能。

由能量守恒可知,上述两个定义是一致的。

注意,大于结合能的能量,当然可以将原子核分解成自由核子。

2、类比化学键键能理解结合能
一个化学键的键能,比如H-H 共价键的键能,是指两个自由的氢原子形成H-H 共价键时释放出来的能量,也就是将H-H 共价键拆开时所需要的最小的能量。

这和原子核的结合能概念是一样的,因此,我们可以将化学键键能称之为化学键的结合能,而原子核的结合能,也可以称之为核键键能。

3、一个结论
一个原子核的基础上,再结合一些核子,从而形成更大的原子核时,将进一步释放能量,因此,原子核越大,其结合能(也就是结合过程中释放出来能量)更越大。

二、比结合能的概念
1、定义:原子核的结合能与原子核内核子数的比值,叫做比结合能,也叫作平均结合能。

通俗一点儿理解,就是在结合成原子核的过程中,平均每个核子释放出来的能量。

2、比结合能曲线与平均核子质量曲线
(1)比结合能曲线
不同的原子核,其比结合能不一样。

右图为不同原子核的比结合能随
原子序数变化的大致曲线,其中,56
26Fe 原子核的比结合能最大。

(2)平均核子质量曲线
比结合能,就是平均每个核子释放出来的能量,释放出来的越多,平
均每个核子剩下的能量就越少,由2E mc 可知,平均每个核子的质量也
就越小,如右图所示,其中,56
26Fe 原子核的平均核子质量最小。

3、一个结论
比结合能越大,意味着拆开每个核子所需要能量更多,拆开原子核更
困难,因此,原子核的比结合能越大,原子核越稳定。

由前述两个曲线可
以看出,5626Fe 原子核在所有原子核中是最稳定的。

注意,并不是原子核的结合能越大越稳定,而是比结合能越大,原子核越稳定;原子核太大时,原子核的结合能尽管很大,但原子核却会变得很不稳定,很容易发生衰变。

三、核能的释放 1、从平均核子质量角度看核能释放 释放能量,意味着释放质量,因此,释放能量的核反应,整个体系的质量会减小,即存在质量亏损,但是总的核子数并不变化(质量数守恒),E Z m Z m Z
因此,核反应的生成物的平均核子质量必定比反应物的平均核子质量小*。

如右图所示,当较轻的原子核A 和B 聚变成较重的原子核C 时,或者较重的原子核D 裂变成几个中等质量的原子核E 和F 时,平均核子质量减小,因此这是一个存在着质量亏损的反应,也就是这是一个释放核能的反应。

2、从比结合能角度看核能释放 如右图所示,较轻的原子核A 和B 聚变成较重的原子核C ,可以等效的看做先将原子核A 和B 全部拆开成自由核子,此时需吸收能量1A A B B E N E N E =+;然后将这些自由核子合成为原子核C ,这个过程要释放能量2()C C A B C E N E N N E ==+;而C A E E >且C B E E >,因此有
21E E >,即这个核反应吸收的能量小于释放的能量,因此是一个释放核能的反应。

较重的原子核D 裂变成几个中等质量的原子核E 和F 时,也是如此分析。

3、类比化学反应理解核能释放
氢气和氯气在光照条件下化合生成氯化氢的反应是一个放热反应:22H +Cl 2HCl =,0<∆H
这个放热反应的过程是这样的:在光照条件下,氢气分子、氯气分子吸收能量从而拆解成自由氢原子和自由氯原子,这个过程吸收的能量就等于H-H 共价键键能和Cl-Cl 共价键键能之和:Cl Cl H H 1--+=E E E ;这些自由的氢原子、氯原子再合成为2个HCl 分子,释放出能量等于2倍的H-Cl 共价键键能:Cl H 22-=E E ;由于12E E >,所以这是一个释放能量的反应:21()0H E E ∆=--<。

核反应释放核能的过程与此类似。

顺便说明一下:化学反应中既然存在能量的吸收或者释放,因此也就存在质量亏损,也就说反应物和生成物的质量不相等;不过,因为化学反应中吸收或释放的能量实在太少(远少于核反应),除以光速的 平方22162s /m 109⨯=c 之后得到的质量亏损实在太小,几乎无法用实验检测到,因此可以忽略不计。

*说明:这个对“质量亏损”的解释是简化了的粗糙解释,核反应前后往往还存在电子等质量数为0的粒子,计算质量亏损时必须将电子等粒子质量作为反应物或者生成物的质量纳入计算。

E Z
+ 2211H + H 42He 吸收E 1 释放E 2 释放E -E。

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