原子核的结合能
原子核结合能的定义和特点
原子核结合能的定义和特点
原子核结合能是指原子核内的质子和中子相互吸引形成稳定原子核时释放出的能量。
原子核结合能是维持原子核稳定性的基础，是核反应和核能释放的来源。
定义
原子核结合能是指原子核形成时所需要的能量与其构成核子的总能量之差。
换句话说，原子核结合能可以看作是核子在原子核中相互作用形成核结合状态所释放或吸收的能量。
特点
1. 强相互作用
原子核结合能是由核子间的强相互作用导致的。
在原子核中，质子和中子之间通过强相互作用相互吸引，形成稳定原子核。
2. 质子-质子排斥力
由于质子-质子之间带正电荷的排斥作用，原子核中需要消耗大量的结合能来克服这种排斥力，保持核的稳定性。
3. 质子-中子束缚力
原子核中的中子能够通过核力和质子结合，中子和质子之间的相互作用力有助于维持核的稳定性。
4. 质量亏损
原子核结合能的质量等于质量亏损的能量。
根据质能方程，E=mc²，质量亏损会转化为能量释放出来。
5. 质子与中子数量比例
原子核结合能的大小与原子核中的质子和中子数量比例有关。
不同的原子核形成方式会影响结合能的大小。
综上所述，原子核结合能是核物理学中一个重要的概念，它体现了原子核内部强相互作用的特点和核稳定性的重要性。
对原子核结合能的研究有助于深入了解核反应和核能释放的机制，对核能应用领域具有重要意义。
原子核既然是由质子和中子组成的,它的质量就应等于所有质子和中子的质量之和： 根据爱因斯坦质能关系,可
左右)。这说明中等 质量的核最稳定。 80 100 120 140 160 180 200 220 240
质量数A
比结合能曲线
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要利用核能，理论上是把自由状态的Z个质子和 (A-Z)中子结合起来组成中等质量的核，这样放出 的结合能最多。但实际上，用质子和中子直接组成 中等核是不现实的，因为自由中子不易得到，即便 得到了一些，自由中子的半衰期也较短。
具有能量
E 1u c2 1.49449681010 J
质子质量
9.340605102 MeV mp 1.007277u
中子质量
mn 1.008665u
核子平均结合能 [Zmp ( A Z )mn mE ]c2 / A
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例题15-2 Z 26 A 56 mE 55.922u
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聚变：两个质量较小的原子核（轻核）在一定条件 上聚合为质量较大的原子核。
6 3
Li
2 1
H
2
4 2
He
22.4MeV
2 1
H
2 1
H
3 2
He
1n
0
3.25MeV
3 1
H
2 1
H
4 2
He
1n
0
17.6MeV
7 3
Li
1 1
H
2
4 2
He
17.3MeV
上述反应都需要超高温条件，称为热核反应。
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因此，要利用原子核的结合能，必须从自然界 中存在的原子核来考虑。
方法有二： 第一种方法是重核裂变；
第二种方法是轻核聚变。
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原子核的结合能
原子核的结合能
原子核的结合能是指原子核内部稳定的结构所具有的能量。
这种能量与核子之间的相互作用有关，它是维持原子核的稳定的重要因素。
原子核的结合能越大，核子之间的相互作用越强，原子核越稳定。
原子核的结合能是由强相互作用引起的。
强相互作用是一种极为强大的力，只在极小的距离内产生作用。
这种力可以抵抗原子核内部的静电斥力，使得核子之间保持一定的距离，从而维持原子核的稳定。
原子核的结合能可以通过质量缺失法来测量。
在这种方法中，将待测核素与一个已知质量的核素反应，测量反应产物的质量差异，根据质能守恒定律可以计算出原子核的结合能。
原子核的结合能对于核反应和核能源的应用具有重要意义。
在核反应中，当原子核的结合能被释放出来时，将会释放大量的能量。
核能源的利用也是基于这种原理，通过核反应释放出的结合能来产生能量，是目前重要的能源来源之一。
原子核的结合能还与核素的同位素稳定性有关。
同位素是指原子核中的质子数相同，中子数不同的核素。
当同位素的中子数和质子数相等时，核素最为稳定。
同位素的稳定性与其结合能密切相关，结合能越大，核素越稳定。
由于原子核的结合能对于核反应和核能源的应用具有重要意义，因此对于原子核结合能的研究一直是核物理领域的热点之一。
通过研究不同核素的结合能，可以更好地了解原子核内部的结构和相互作用，从而更好地探索核物理的奥秘。
2.原子核的结合能
二、原子核的结合能
原子核的结合能
结合能：自由核子结合成原子核时释放出的能量，或者 将原子核打散成为一个个的自由核子所吸收的能量。
其实结合能是个普遍存在的概念，比如一个电子与一个 质子结合为氢原子时放出13.6eV的能量；一个碳原子和一 个氧分子化合时放出4.1eV的能量，当然原子核的结合能大 得多。。
自然界中的四种相互作用力 作用力 作用的粒子 万有引力 所有物质 电磁力 带电粒子 强作用力 中子、质子等 弱作用力 中子、质子、电子
相对强度 1 1036 1038 1029
作用范围 无限 无限 10-15m 10-18m
二、原子核的结合能
3、原子核的结合能
在引入结合能之前我们先进行一个简单的数学计算，我 们算一下一个质子与一个中子加在一起的质量是不是等于 一个氘核的质量。
二、原子核的结合能 1、原子核的组成
中子质量：mn=1.008665u 质子质量：mp=1.007277u 电子质量：me=0.000557u u为原子的质量单位
二、原子核的结合能
2、四种相互作用力
1).万有引力；2).电磁力；3).强相互作用；4).弱相互作用
质子与中子统称为核子，强相互作用在这里就是指核力， 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，因此核子不会融合在一起。
原子核越大，它的结合能越高，因此有意义的是它的结 合能与核子数之比，称作比结合能或平均结合能。比结合能 越大核子结合得越牢固，原子核越稳定。
原子核结合能
原子核结合能
原子核结合能是核物理中一个非常重要的概念，它是指原子核内部核子相互作用所释放出的能量。
这种能量来源于核子间的强相互作用力，是维持原子核稳定的关键因素之一。
在原子核中，质子和中子通过强相互作用力相互吸引形成原子核，而这种相互吸引的过程释放出能量，即结合能。
结合能的大小取决于原子核的构成，即核子的种类和数量。
一般来说，原子核中的质子和中子越多，结合能就越大，核子之间的结合越牢固。
结合能的概念最早由德国物理学家爱因斯坦和法国物理学家居里提出，他们通过研究放射性衰变和核反应等现象，揭示了原子核内部的能量转化过程。
在核反应中，核子脱离原子核或者合并成新的核素时，释放出的能量可以用来产生核能，用于发电或者其他应用。
核能是一种清洁高效的能源形式，被广泛应用于核电站和核武器等领域。
通过控制核反应过程，可以实现能量的释放和利用，同时也需要注意防止核反应失控导致核泄漏或者核爆炸等危险情况。
除了应用于能源和军事领域，原子核结合能还在天体物理学中扮演着重要角色。
例如，恒星的能量来源就是核反应释放的结合能，太阳等恒星通过核聚变反应将氢转变为氦释放能量，维持了恒星的稳定状态。
总的来说，原子核结合能是核物理研究的核心内容之一，它关乎原
子核的稳定性、能量转化和核反应等重要问题。
通过深入研究结合能的性质和应用，可以更好地理解原子核内部的微观世界，推动核能技术的发展，同时也有助于探索宇宙的奥秘，揭示宇宙的起源和演化。
希望未来能够通过不断的科学探索和技术创新，更好地利用原子核结合能这一宝贵资源，造福人类社会和整个地球环境。
原子结合能最大的是哪一层
原子结合能最大的是哪一层
原子结合能是描述原子内部粒子之间的相互作用力的物理量，它反映了原子内部结构的稳定性和能量状态。
在原子的不同层次结构中，原子结合能会有所不同。
那么，原子结合能最大的是哪一层呢？
原子结构分为核内部的原子核和外部环绕着原子核的电子云。
在原子核和电子云之间存在相互作用力，这种相互作用力就是原子结合能。
在原子结构中，电子云和原子核之间的相互作用力是通过多种作用力综合作用而形成的。
在原子结合能中，最大的是原子核内部的结合能。
原子核内部的结合能是由核力（也称为强力）维持的。
核力是原子核内部相互作用的力，是一种极短程的作用力，只在原子核内部的质子和中子之间才起作用。
核力是一种非常强大的作用力，它可以克服质子之间的库伦排斥力，使得原子核中的质子和中子紧密结合在一起，形成稳定的原子核结构。
与核内部的结合能相比，电子云和原子核之间的结合能相对较小。
电子云和原子核之间的结合能是由库伦力（也称为静电力）维持的。
库伦力是正电荷和负电荷之间的相互作用力，是一种长程力。
在原子结构中，电子云的负电荷受到原子核的吸引力，使得电子云围绕着原子核运动，形成稳定的原子结构。
综上所述，原子结合能最大的是原子核内部的结合能。
核力作为原子核内部相互作用的主要力量，能够在原子核中维持质子和中子之间的稳定结合。
而电子云和原子核之间的结合能较小，主要是由库伦力维持的，使得电子云和原子核之间形成稳定的原子结构。
不同层次的原子结合能相互作用形成了稳定的原子结构，维持着物质的稳定和结构的完整性。
20-2原子核的结合能__裂变和聚变
不易被克服；仅对于原子序数小的轻核才能
发生核聚变。
氢核的聚变
最重要的聚变过程之一是碳氮循环，其循 环结果是把四个质子结合成一个氮核：
p162 C173 N
13 7
N163 C
e
p163C174 N
p174 N185 O
15 8
O175
N
e
p
175N
162
C
4 2
H
e
这个过程中释放的能量约为26.7MeV
受控热核反应：如果在受控条件下，每次裂变平 均只有一个中子引起新的裂变，维持稳定的链式反 应，这就是核反应堆中的情况。
重核的裂变
原子弹： 利用铀、钚原子核的自持核裂变链式反
应原理制成的武器
自持核裂变链式反应：不需外界干预，自身可持续进 行的核裂变链式反应。
重核的裂变
原子弹爆炸
冲击波
光辐射
核电磁脉冲
§20-2 原子核的结合能 裂变和聚变
1.原子核的结合能
原子核既然是由质子和中子组成的，它的质量就 应等于所有质子和中子的质量之和：
mx=Zmp+(A-Z)mn 但实验测定的原子质量mx总是小于所有核子质量 之和，这一差值称为原子核的质量亏损：
m=Zmp+(A-Z)mn-mX
根据爱因斯坦质能关系，可得原子核的结合能：
原子核的结合能
爱因斯坦
E=(m)c2=[Zmp+(A-Z)mn-mX]c2
质子和中子组成核的过程中，有能量E 释放出来。反之，要使原子核再分解为 单个的质子和中子就必须吸收E的能量。
氘 E
质子
中子
氘核吸收E能量后分解为质子和中子
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。
第三章 第4节 原子核的结合能
第4节原子核的结合能一、原子核的结合能及计算1．结合能 核子结合成原子核所释放的能量，或者是原子核被拆分为各核子时克服核力所需做的功。
2．结合能的计算(1)质量亏损：核反应中，质量的减少量(Δm )。
(2)结合能计算公式：ΔE ＝Δmc 2。
二、比结合能曲线1．比结合能对某种原子核，平均每个核子的结合能，表达式为ΔE A ，其中ΔE 为原子核的结合能，A为总核子数。
2．比结合能意义 比结合能越大，取出一个核子就越困难，核就越稳定，比结合能是原子核稳定程度的量度。
3．比结合能曲线(1)曲线：(如图)所示。
(2)曲线意义： ①曲线中间高两头低，说明中等质量的原子核的比结合能最大，核最稳定。
②重核和轻核比结合能小，即重核裂变时或轻核聚变时，要释放核能。
1．判断：(1)自然界中的原子核内，质子数与中子数都大约相等。
()(2)比结合能越大的原子核越稳定。
()(3)质量和能量之间可以相互转变。
()答案：(1)×(2)√(3)×2．思考：有人认为质量亏损就是核子的个数变少了，这种认识对不对？提示：不对。
在核反应中质量数守恒即核子的个数不变，只是核子组成原子核时，仿佛变“轻”了一些，原子核的质量总是小于其全部核子质量之和，即发生了质量亏损，核子的个数并没有变化。
1.结合能要把原子核分开成核子时吸收的能量或核子结合成原子核时放出的能量。
2．比结合能等于原子核的结合能与原子核中核子个数的比值，它反映了原子核的稳定程度。
3．比结合能曲线不同原子核的比结合能随质量数变化图线如图所示。
从图中可看出，中等质量原子核的比结合能最大，轻核和重核的比结合能都比中等质量的原子核要小。
4．比结合能与原子核稳定的关系(1)比结合能的大小能够反映原子核的稳定程度，比结合能越大，原子核就越难拆开，表示该原子核就越稳定。
(2)核子数较小的轻核与核子数较大的重核，比结合能都比较小，表示原子核不太稳定；中等核子数的原子核，比结合能较大，表示原子核较稳定。
比结合能计算公式△E
比结合能计算公式△E能级结合能公式ΔE是一个用于计算原子核的结合能的公式。
结合能是指原子核中质子和中子之间的相互作用能力，它反映了核内相互作用的强度。
原子核的结合能非常重要，它决定了原子核的稳定性和核反应的发生性质。
结合能是一个热力学性质，它是核物质的内能。
当原子核从无穷远处逐渐组装成原子核时，其能量会发生变化。
结合能就是在这个过程中释放出的能量。
结合能越高，表示原子核越稳定。
结合能可以通过实验进行测量，也可以通过理论估算。
对于稳定核素，结合能可以通过测量其核质量差来求得。
核质量差是指一个核素质量与其质子数和中子数按照质子和中子的质量来计算所得到的值之差。
核质量差越大，结合能越高。
结合能也可以通过公式ΔE进行计算。
ΔE表示单位摩尔数核素的结合能，单位为焦耳/摩尔。
ΔE可以通过以下公式进行计算：ΔE=c^2xΔm其中，c表示光速，约等于3x10^8m/s；Δm表示单位摩尔数核素的质量差，单位为千克/摩尔。
结合能公式ΔE的计算原理是根据质能等效原理。
质能等效原理是爱因斯坦在1905年提出的，它表明质量和能量之间存在等价关系。
根据质能等效原理，质量的变化会引起能量的变化，而ΔE就表示这种能量的变化。
通过结合能公式ΔE的计算，我们可以了解到原子核的结合能数量级。
这对于核物理研究以及核能应用具有重要意义。
在核反应中，当原子核的结合能发生变化时，会释放或吸收相应的能量。
同时，结合能的计算还可以了解到核素的稳定性，为核素的合成和分解提供了理论依据。
总结起来，结合能公式ΔE是一个用于计算原子核结合能的公式。
它可以通过质量差来计算原子核的结合能，从而了解原子核的稳定性和核反应的发生性质。
结合能的计算对于核物理研究和核能应用具有重要意义。
《原子核的结合能》 知识清单
《原子核的结合能》知识清单一、什么是原子核的结合能在物理学中，原子核的结合能是一个非常重要的概念。
简单来说，原子核的结合能指的是将原子核中的核子（质子和中子）完全分开所需要的能量。
当质子和中子结合形成原子核时，会释放出巨大的能量。
反过来，如果要把原子核“拆开”，将这些核子分离，就必须提供相当大的能量。
想象一下，原子核就像一个紧密团结的小集体，把这个集体拆散可不容易，得花费很大的力气，这个“力气”所对应的能量就是结合能。
二、结合能的产生原因原子核能具有结合能，主要是因为核子之间存在着强大的相互作用力。
这种相互作用被称为核力，它是一种短程、强吸引力的力。
在原子核的尺度内，核力使得质子和中子能够紧密地结合在一起。
当核子相互靠近时，核力会表现出强大的吸引力，使它们克服了质子之间的静电排斥力，从而形成稳定的原子核。
而这个形成稳定原子核的过程中释放出的能量，就转化为了结合能。
三、结合能的计算计算原子核的结合能，通常使用爱因斯坦的质能方程 E=mc²。
首先，要确定原子核的质量亏损。
质量亏损是指原子核形成前各个核子的质量总和与形成后的原子核质量之差。
然后，将质量亏损乘以光速的平方，就得到了原子核的结合能。
例如，对于一个特定的原子核，我们先分别计算出组成它的质子和中子的质量总和，再减去这个原子核的实际质量，得到的质量亏损乘以 c²，就能算出结合能的大小。
四、结合能与原子核稳定性的关系结合能的大小与原子核的稳定性有着密切的关系。
一般来说，结合能越大，原子核就越稳定。
这是因为较大的结合能意味着要把原子核拆散需要更多的能量，所以原子核就不容易发生分裂或者变化。
相反，如果结合能较小，原子核就相对不稳定，更容易发生衰变或者裂变等核反应。
就像一个结构牢固的房子，需要很大的力量才能破坏；而一个结构脆弱的房子，轻轻一推可能就倒了。
原子核的稳定性也是类似的道理。
五、平均结合能除了结合能，还有一个重要的概念叫做平均结合能。
原子核释放的能量与结合能关系
原子核释放的能量与结合能关系
原子核释放的能量与结合能是密切相关的。
当原子核发生核反应时，会释放能量，这是因为在核反应后，原子核的结合能发生了变化。
结合能是指原子核中各个核子之间的相互作用力，这种相互作用力保持原子核的稳定，但也需要能量来维持。
当核反应发生时，核子之间的相互作用力发生了改变，导致结合能减少，这就意味着释放了一部分能量。
原子核释放的能量与结合能的关系可以用爱因斯坦的著名公式
E=mc^2来解释。
这个公式表明，能量和质量是等价的，可以相互转换。
当核反应发生时，一些质量被转化为能量，这就是释放的能量。
而这些质量的减少是由于结合能的减少导致的。
总之，原子核释放的能量与结合能密切相关，核反应会导致结合能减少，从而释放能量。
这种关系不仅在核物理学中具有重要意义，在能源、医学等领域也有广泛应用。
- 1 -。
原子核结合能
原子核结合能原子核结合能是指核反应中释放出的能量，也可以理解为将原子核组合在一起时所需要的能量。
这种能量来源于核力，即原子核内部的强相互作用力。
原子核结合能在核物理领域有着重要的应用，不仅可以用于核能利用，还可以解释一些天体物理现象，如恒星的能量来源和核聚变反应等。
我们来看一下原子核结合能的概念。
在核物理中，原子核是由质子和中子组成的。
质子和中子通过核力相互作用形成原子核，而这种相互作用会释放出能量。
这种能量的释放是由Einstein在20世纪早期的相对论理论基础上提出的质能关系E=mc^2所证明的。
原子核结合能的大小取决于原子核中包含的质子和中子的数量以及它们之间的相互作用力。
原子核结合能在核能利用中发挥着至关重要的作用。
核裂变和核聚变是两种核反应，都与原子核结合能有关。
在核裂变反应中，重核裂变成轻核释放出能量，这种能量可以用来发电或制造核武器。
而在核聚变反应中，轻核聚变成重核同样也会释放出能量，这种能量是太阳和恒星的主要能量来源。
通过利用原子核结合能，人类可以获得巨大的能量，推动科技的发展和人类社会的进步。
原子核结合能还可以解释一些天体物理现象。
例如，恒星的能量来源主要是核聚变反应。
在恒星内部，高温高压的环境使得质子和中子不断发生核聚变反应，释放出大量能量。
这种能量维持了恒星的亮度和温度，使其能够持续辐射能量和光线。
因此，原子核结合能不仅在地球上有着重要应用，也在宇宙中起着至关重要的作用。
总的来说，原子核结合能是核物理领域中的重要概念，它不仅可以用于核能利用，还可以解释一些天体物理现象。
通过研究原子核结合能，人类可以更好地利用能源资源，推动科技的发展，探索宇宙的奥秘。
相信随着科学技术的不断进步，原子核结合能将会发挥出越来越重要的作用，为人类社会的发展做出更大的贡献。
原子核结合能的微观解释
原子核结合能的微观解释以往我们对核力的微观解释，基本上都是出自于实验的数据结果，我曾经思考过这些资料，发现问题多多。
为了正确地说明核力，并且使大家能够理解它，我认为有必要说明一下原子核的结合能量。
一、核力微观解释。
1、原子核结合能量。
结合能是指组成物体的质子和中子相互作用而产生的能量。
由于中子带负电荷，质子带正电荷，它们都是成对存在的，所以每个核子也应该是成对存在的，但是核子之间只能通过静电作用，核子才能吸引，但这种力量非常弱小，可忽略不计。
所以核子相互作用能的公式为：或者表示为：而我们知道，原子核的总能量是不变的，即：核力即原子核间的相互作用，是相互的，没有哪一个物体拥有的核力多。
这就是说：核力是由相互作用而产生的，而不是自身具备的，当然也不会凭空消失。
但从相互作用角度来讲，也是从整体上讲的，因为除了相互作用外，还有其他原因导致能量的变化。
核力在运动中是随着运动状态的变化而变化的，其中，核力与动能及势能的关系可以这样表示：第二项核力微观解释是：核力即原子核间的相互作用，随着相互作用距离的变化而变化，同时随着相互作用强度的变化而变化，由于同种核力之间的距离在短距离内很大，比较容易分辨清楚，所以可以忽略它们之间的相互作用。
这样，核力变化规律的微观表达式为：其中，为相互作用力的平均值，和为相互作用力的绝对值，可以看出：相互作用力随着两核之间距离的增大而减小。
2、实验中测得的三项核力微观解释。
当物体的运动速度达到亚光速时，其核力大约是10^-9牛顿米／秒，即：而当物体的运动速度超过光速后，其核力将远远超过10^-9牛顿米／秒。
第一项核力微观解释，是爱因斯坦在他的论文《论动体的电动力学》中推算出来的。
他提出核力大约是10^-8牛顿米／秒，从实际测得的结果来看，这个数据与实验数据基本吻合。
第二项核力微观解释，是根据核磁共振的原理推算出来的。
由于核力在任何状态下都与距离成反比，距离的增大，核力将增大；距离的减小，核力将减小。
平均质量越小的原子核比结合能越大
平均质量越小的原子核比结合能越大
原子核是构成物质的基本单位之一，它由质子和中子组成。
原子核的结合能是指将原子核中的质子和中子结合在一起所释放出的能量。
结合能越大，说明原子核越稳定，越不容易发生核反应。
而平均质量越小，则说明原子核中的质子和中子数量较少，原子核的质量较轻。
根据实验数据，我们可以发现，平均质量越小的原子核比结合能越大。
这是因为原子核中的质子和中子数量较少，原子核的结合能就越大。
这也是为什么轻元素的原子核比重元素的原子核更加稳定的原因。
例如，氢原子核只有一个质子和一个中子，平均质量很小，但是它的结合能却很大。
这是因为氢原子核中只有一个质子和一个中子，它们之间的相互作用力很强，因此结合能很大。
相比之下，铀原子核中有92个质子和146个中子，平均质量很大，但是结合能却比氢原子核小很多。
这是因为铀原子核中的质子和中子数量很多，它们之间的相互作用力相对较弱，因此结合能较小。
在核物理研究中，结合能是一个非常重要的参数。
通过测量原子核的结合能，可以了解原子核的稳定性和核反应的可能性。
同时，结合能也是核能源的重要指标之一。
核能源的释放就是通过核反应来实现的，而核反应的能量释放就是由原子核的结合能差来提供的。
平均质量越小的原子核比结合能越大，这是由原子核中的质子和中子数量决定的。
通过研究原子核的结合能，可以了解原子核的稳定性和核反应的可能性，同时也为核能源的开发提供了重要的指标。
结合能与核子数的关系
结合能与核子数的关系
结合能是指核子（质子和中子）组合成原子核时释放或吸收的能量。
核子数（即核中质子和中子的总数）与结合能之间存在着密切的关系，这是由核的基本性质所决定的。
一般来说，原子核中的质子和中子结合在一起会释放能量，形成一个更加稳定的结构。
这种能量释放的过程对应着核子的结合能。
当核子数增加时，通常核子间的相互作用会使结合能增加，直到达到某个最大值。
但是，随着核子数继续增加，核子间的排斥力也会逐渐增加，因为核内的质子数量增多会增加库仑排斥力。
这导致在一定点后，增加一个核子不再会使结合能增加，甚至可能会导致结合能减少，使得核变得不稳定。
这种趋势在质量数较大的原子核中尤为明显。
因此，核子数与结合能之间的关系可以总结如下：
1.在轻元素区域，增加核子数会增加结合能，因为额外的核子会增强核力的作用，使得核更加稳定。
2.在重元素区域，增加核子数虽然会增加结合能，但增幅逐渐减小，并且随着核子数的增加，可能会达到峰值后下降，因为核内的库仑排斥力逐渐增大，抵消了核力的作用，使得核变得不稳定。
这种核子数与结合能之间的关系反映了原子核的稳定性和核衰变的机制，对于核物理和核能领域的研究具有重要意义。
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每个核子的平均结合能称为比结合能：
E mc 2 A A
核子的比结合能越大，原子核就愈稳定。
原子核的结合能
a.中等质量原子核的核子平均结合能较大
56 26
Fe 8.79MeV
63 29
75 33
As 8.47MeV
Cu
8.75MeV
b.轻核和重核的核子平均结合能都较小
3 1
H 2.83MeV
Cs Ba e
140 56 0 -1 140 57 0 -1
Ba La e La Ce(稳定) e
140 58 0 -1 94 39 0 -1
Sr :
94 38 94 39
Sr Y e
94 40 0 -1
Y Zr( 稳定) e
重核的裂变
原子弹： 铀核裂变时放出巨大的能量，同时能 放出多于二个中子，若分裂时放出的中子全部被别 的铀核吸收，又引起新的裂变，这样，裂变的数目 将按指数规律增大，结果形成一发散的链式反应，
Fe
Z 26
A 56
mE 55.922u
核子平均结合能
(26 1.007277 30 1.008665 55.922) uc / 56
2
0.009411uc
2
8.79MeV
原子核的结合能
表20-3
核 原子核的 结合能 E(MeV)
原子核的结合能
核 原子核的 结能 E(MeV) 核子的 比结合能 (MeV)
239 94
238 92
U 7.5MeV
Pu 7.56MeV
原子核的结合能
94 8 7
¨MeV/Ë Ü £ Ï Ä © á º Ó £ ±½ È º ×
2
He
82 23
233 92
U
a.最轻和最重 的核的比结合 能较小。 b.大多数中等 质量的核，比 结合能较大且 近似相等(都在 8MeV左右)。
核子的 比结合能 (MeV)
2 1H 3 1H 3 2 He 4 2 He
2.23 8.47 7.72 28.3
1.11 2.83 2.57 7.07
63 29 Cu
238 92 U
12 6C 16 8O
92.2 127.5 552 1803
7.68 7.97 8.75 7.58
原子核的结合能
原子核的结合能非常大，所以一般原子核 都是非常稳定的系统。然而，不同原子核的 稳定程度不同。
冲击波
光辐射
核电磁脉冲
重核的裂变
早期核辐射
放射性沾染
3.氢核的聚变
氢弹爆炸
托克马克装置
3.氢核的聚变
聚变：两个质量较小的原子核（轻核）在一定条件 上聚合为质量较大的原子核。
6 3
2 1 3 1 7 3
4 Li 2 H 2 1 2 He 22.4MeV
3 1 H 2 H He 1 2 0 n 3.25MeV
裂变后形成的中等质量的核具有过多的中子，由于 中子具有放射性，所以这些中等质量的核是不稳定的。 它们通过一系列的衰变，放射性的中等质量的核才 转化为稳定核。
140 140 0 140 54 Xe : 54 Xe 55 Cs -1e
重核的裂变
140 55 140 56 140 57 94 38
235 92
U n
1 0
139 54
Xe Sr 2 n 200MeV
95 38 1 0
重核的裂变
用能量为1eV以下的慢中子轰击铀核时，铀核会分 裂为两个质量相近的中等质量的核，同时放出一至三 个快速中子。这种重核分裂为中等质量核的过程称为 重核的裂变。
235 1 140 94 1 92 U 0 n 54 Xe 38 Sr 20 n
原子核的结合能
E=(m)c2=[Zmp+(A-Z)mn-mX]c2
质子和中子组成核的过程中，有能量E 释放出来。反之，要使原子核再分解为 单个的质子和中子就必须吸收E的能量。
氘
爱因斯坦
质子
E 中子
氘核吸收E能量后分解为质子和中子
原子核的结合能
原子结合能的计算 一原子质量单位 具有能量
1u 1.660552 10
这就是原子弹中发生的情况。
受控热核反应：如果在受控条件下，每次裂变平
均只有一个中子引起新的裂变，维持稳定的链式反
应，这就是核反应堆中的情况。
重核的裂变
原子弹： 利用铀、钚原子核的自持核裂变链式反
应原理制成的武器
自持核裂变链式反应：不需外界干预Βιβλιοθήκη 自身可持续进 行的核裂变链式反应。
重核的裂变
原子弹爆炸
( Z1e)(Z 2e) Ep Z1Z2 4 0 ( R1 R2 )
从上式可知，电势能随着原子序数的增大 而增大，对原子序数大的重核，电势能大而 不易被克服；仅对于原子序数小的轻核才能 发生核聚变。
4 1 H 2 H He 1 2 0 n 17.6MeV
4 Li 1 H 2 1 2 He 17.3MeV
上述反应都需要超高温条件，称为热核反应。
氢核的聚变
两个原子核互相接近产生聚变反应时，由 于原子核间存在很大的库仑斥力，原子核碰
撞动能必须克服两原子核间的电势能 。 Ep
Kr
195 73
6 5 4 3 2 1 0 0
Pt
6 3
Li
2 1
20
H
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
ÊÁ Ö ¿Ê ýA
这说明中等质 量的核最稳定。
Ƚ ± ẠÏÄ ÜÇ úÏ ß
原子核的结合能
要利用核能，理论上是把自由状态的Z个质子和 (A-Z)中子结合起来组成中等质量的核，这样放 出的结合能最多。但实际上，用质子和中子直接 组成中等核是不现实的，因为自由中子不易得到， 即便得到了一些，自由中子的半衰期也较短。 因此，要利用原子核的结合能，必须从自然界 中存在的原子核来考虑。 方法有二：
第一种方法是重核裂变；
第二种方法是轻核聚变。
2.重核的裂变
裂 变
原子弹爆炸
重核的裂变
裂 变 产 物 百 分 数
裂变的产物分布曲线
重核的裂变
裂变： 质量较大的原子核（重核）在一定条件上 分裂为两个或多个中等质量的原子核。
235 92 1 92 1 U 0 n 141 Ba Kr 3 56 36 0 n 200MeV
2
27
kg
J
E 1u c 1.4944968 10
2
10
9.340605 10 MeV
质子质量 中子质量
m p 1.007277u
mn 1.008665u
核子平均结合能 [ Zm p ( A Z )mn mE ]c 2 / A
原子核的结合能
例：
56 26