Ar kada nors pažiūrėjai į malkos gabalą ir pasakei sau: „Eik, man įdomu, kiek energijos prireiktų norint tą dalyką atskirti“? Tikimybė, kad to neturite, nedaug žmonių. Tačiau fizikams iš tikrųjų yra gana svarbus klausimas, kiek energijos reikia norint atskirti ką nors į savo komponentus.
Fizikos srityje tai yra vadinamoji rišamoji energija arba mechaninės energijos kiekis, kurio prireiktų išardžius atomą į atskiras jo dalis. Šią sąvoką mokslininkai naudoja daugeliu skirtingų lygių, įskaitant atominį, branduolinį ir astrofizikos bei chemijos lygius.
Branduolinės pajėgos:
Kaip visi, kas gerai prisimena savo pagrindinę chemiją ar fiziką, tikrai žino, atomai sudaryti iš subatominių dalelių, vadinamų nukleonais. Jie susideda iš teigiamai įkrautų dalelių (protonų) ir neutralių dalelių (neutronų), išdėstytų centre (branduolyje). Jie yra apsupti elektronų, kurie skrieja aplink branduolį ir yra išdėstyti skirtingais energijos lygiais.
Priežastis, kodėl subatominės dalelės, turinčios iš esmės skirtingus krūvius, gali egzistuoti taip arti, yra dėl to, kad yra stipri atominė jėga - pagrindinė visatos jėga, leidžianti subatomines daleles pritraukti nedideliais atstumais. Būtent ši jėga neutralizuoja atstumiančią jėgą (vadinamą Kulono jėga), kuri sukelia daleles atstumiančias viena kitą.
Todėl bet kokiam bandymui padalinti branduolį į tą patį laisvųjų nesurištų neutronų ir protonų skaičių - kad jie būtų pakankamai toli / vienas nuo kito nutolę, kad stipri branduolinė jėga nebegalėtų sukelti dalelių sąveikos - reikės pakankamai energijos, kad suskaidytų. šios branduolinės jungtys.
Taigi rišančioji energija yra ne tik energijos kiekis, kurio reikia stiprioms branduolinės jėgos jungtims sulaužyti, ji taip pat yra jungčių, laikančių nukleonus kartu, stiprumo matas.
Branduolio dalijimasis ir sintezė:
Norint atskirti nukleonus, į branduolį turi būti tiekiama energija, kuri paprastai pasiekiama bombarduojant branduolį su didelės energijos dalelėmis.. Bombarduojant protonus sunkius atominius branduolius (pvz., Urano ar plutonio atomus), tai vadinama branduolio dalijimusi.
Tačiau rišamoji energija taip pat vaidina svarbų vaidmenį branduolių sintezėje, kai šviesos branduoliai kartu (pvz., Vandenilio atomai) yra sujungti kartu esant didelėms energijoms. Jei produktų surišimo energija yra didesnė, kai susilieja lengvieji branduoliai, arba kai suskaidomi sunkieji branduoliai, bet kuris iš šių procesų išskiria „papildomą“ surišimo energiją. Ši energija vadinama branduoline energija arba laisvai vadinama branduoline energija.
Pastebėta, kad bet kurio branduolio masė visada yra mažesnė už atskirų jį sudarančių branduolių masių sumą. Masės „praradimas“, atsirandantis, kai nukleonai suskaidomi, kad susidarytų mažesnis branduolys, arba susilieja, kad susidarytų didesnis branduolys, taip pat priskiriami rišančiajai energijai. Ši trūkstama masė gali būti prarasta šilumos ar šviesos pavidalu.
Kai sistema atvės iki normalios temperatūros ir grįžta į pradinę būseną energijos lygio atžvilgiu, sistemoje lieka mažiau masės. Tokiu atveju pašalinta šiluma tiksliai atspindi masės „deficitą“, o pati šiluma sulaiko prarastą masę (pradinės sistemos požiūriu). Ši masė atsiranda bet kurioje kitoje sistemoje, kuri sugeria šilumą ir įgauna šiluminę energiją.
Įrišimo energijos tipai:
Griežtai tariant, yra keletas skirtingų rišamosios energijos rūšių, pagrįstų konkrečia studijų sritimi. Kai kalbama apie dalelių fiziką, rišamoji energija reiškia energiją, kurią atomas gauna iš elektromagnetinės sąveikos, taip pat yra energijos kiekis, reikalingas atomui išardyti į laisvuosius branduolius.
Šalinant elektronus iš atomo, molekulės ar jonų, reikalinga energija yra vadinama „elektronų surišimo energija“ (dar vadinama jonizacijos potencialu). Apskritai, vieno protono ar neutrono jungimosi energija branduolyje yra maždaug milijoną kartų didesnė nei vieno elektrono jungimosi energija atome.
Astrofizikoje mokslininkai naudoja terminą „gravitacinė rišamoji energija“, kad nurodytų energijos kiekį, kurio prireiktų norint atskirti (iki begalybės) objektą, kurį laiko vien gravitacija, ty bet kurį žvaigždės objektą, pavyzdžiui, žvaigždę, planetą ar kometa. Tai taip pat reiškia energijos kiekį, kuris yra išlaisvinamas (paprastai šilumos pavidalu) tokio objekto akrilizacijos metu nuo medžiagos, krintančios iš begalybės.
Galiausiai yra tai, kas vadinama „ryšių“ energija, kuri yra jungties stiprumo cheminėse jungtyse matas, taip pat energijos (šilumos) kiekis, kurio prireiktų suskaidyti cheminį junginį į jo sudedamuosius atomus. Iš esmės, privalomoji energija yra būtent tas dalykas, kuris jungia mūsų Visatą. Ir kai visos jo dalys yra suskaidomos, tai yra energijos kiekis, reikalingas jai atlikti.
Rišamosios energijos tyrimas turi daugybę pritaikymo galimybių, ypač branduolinės energijos, elektros energijos ir chemijos gamyba. O ateinančiais metais ir dešimtmečiais tai bus neatsiejama branduolių sintezės plėtra!
Parašėme daug straipsnių apie privalomą energiją „Space Magazine“. Štai kas yra Bohro atominis modelis ?, kas yra Johno Daltono atominis modelis ?, kas yra slyvų pudros atominis modelis ?, kas yra atominė masė ?, ir branduolių sintezė žvaigždėse.
Jei norite gauti daugiau informacijos apie rišamąją energiją, peržiūrėkite hiperfizikos straipsnį apie branduolinę rišamąją energiją.
Mes taip pat įrašėme visą astronomijos epizodą, kuriame buvo pasakojama apie Visatos svarbius numerius. Klausykite čia, epizodas 45: Svarbiausi skaičiai Visatoje.
Šaltiniai:
- Vikipedija - privalomoji energija
- Hiperfizika - branduolį rišanti energija
- Europos branduolinė draugija - privalomoji energija
- Enciklopedija Britannica - privalomoji energija
