Lý thuyết Năng lượng liên kết hạt nhân - Vật lí 12 Chân trời sáng tạo

Bài 15. Năng lượng liên kết hạt nhân

1. Hệ thức Einstein về mối liên hệ giữa khối lượng và năng lượng

Hệ thức mô tả mối liên hệ giữa khối lượng m và năng lượng E:

E = mc²

Trong hệ SI, E và m lần lượt được đo bằng đơn vị jun (J) và kilôgam (kg), hằng số c = 3.10⁸ m/s là tốc độ ánh sáng trong chân không.

2. Khối lượng hạt nhân

Đơn vị khối lượng nguyên tử được kí hiệu là amu (viết tắt là u).

1amu có giá trị bằng 1/12 khối lượng của một nguyên tử của đồng vị \({}_6^{12}C\)

1amu=1,66054.10⁻²⁷ kg = 931,5MeV/c²

3. Năng lượng liên kết hạt nhân

Lực hạt nhân

Lực hạt nhân là lực tương tác giữa các nucleon và có tác dụng liên kết các nucleon với nhau để tạo thành hạt nhân.

Lực hạt nhân có bản chất liên quan tới tương tác mạnh, không phụ thuộc vào điện tích hay khối lượng của các nucleon. Lực hạt nhân có bán kính tác dụng (khoảng cách giữa hai nucleon) rất ngắn, bằng hoặc nhỏ hơn kích thước của hạt nhân, khoảng 10^-15 m. Khi khoảng cách giữa các nucleon lớn hơn kích thước hạt nhân, độ lớn của lực hạt nhân giảm về không.

Độ hụt khối. Năng lượng liên kết hạt nhân

Độ chênh lệch giữa tổng khối lượng của các nucleon tạo thành hạt nhân và khối lượng m, của hạt nhân gọi là độ hụt khối của hạt nhân, kí hiệu là Δm:

Δm=(Zm_p+(A−Z)m_n)−m_X

Năng lượng liên kết hạt nhân bằng năng lượng tối thiểu để tách một hạt nhân thành các nucleon riêng rẽ hoặc bằng năng lượng toả ra khi các nucleon riêng rẽ kết hợp thành hạt nhân.

E_lk=Δm.c²=(Zm_p+(A−Z)m_n−m_x)c²

Năng lượng liên kết hạt nhân thường được đo bằng đơn vị MeV.

Năng lượng liên kết riêng hạt nhân

Năng lượng liên kết riêng là năng lượng liên kết tính cho một nucleon.

\({E_{lkr}} = \frac{{{E_{lk}}}}{A}\)

Năng lượng liên kết riêng hạt nhân thường được đo bằng đơn vị MeV/nucleon.

Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững.

Sơ đồ tư duy về “Năng lượng liên kết hạt nhân”