Fizică Fizică nucleară
Formule pentru energia de legatura nucleara
Energia de legătură nucleară este energia necesară pentru a desface nucleul în nucleoni constituenți (protoni și neutroni). Ea se calculează din defectul de masă și explică stabilitatea nucleelor. Formulele pentru energia de legătură sunt esențiale în fizica nucleară, permițând estimarea energiei eliberate în reacții nucleare.
Formule de bază pentru energia de legătură
- Defectul de masă Δm = Z·mₚ + N·mₙ - mₙᵤc, unde Z este numărul atomic, N numărul de neutroni, mₚ masa protonului (1,007276 u), mₙ masa neutronului (1,008665 u), mₙᵤc masa nucleului (în unități atomice u).
- Energia de legătură Eₗ = Δm·c², unde c este viteza luminii (≈ 3×10⁸ m/s). În practică, se folosește Eₗ = Δm × 931,5 MeV/u, deoarece 1 u corespunde la 931,5 MeV.
- Energia de legătură pe nucleon Eₗₙ = Eₗ / A, unde A = Z + N este numărul de masă. Aceasta măsoară stabilitatea nucleară, cu valori maxime pentru nuclee cu A ≈ 56 (fier).
Exemple numerice de calcul
- 1 Calcul pentru nucleul de heliu-4 Pentru ⁴He (Z=2, N=2), mₙᵤc = 4,001506 u. Δm = (2×1,007276 + 2×1,008665) - 4,001506 = 0,030376 u. Eₗ = 0,030376 × 931,5 ≈ 28,3 MeV.
- 2 Energia pe nucleon pentru heliu-4 Eₗₙ = 28,3 MeV / 4 ≈ 7,08 MeV/nucleon, indicând o stabilitate ridicată.
- 3 Comparație cu uraniu-235 Pentru ²³⁵U, Eₗₙ ≈ 7,6 MeV/nucleon, mai mică decât la fier, explicând posibilitatea fisiunii nucleare.
Folosește aceste formule pentru a analiza stabilitatea nucleelor și a estima energia din reacții nucleare, verificând calculele cu date experimentale.