Зміст
Атомна одиниця маси, або аму, становить одну дванадцяту частину маси незв'язаного атома вуглецю-12, і вона використовується для вираження маси атомних і субатомних частинок. Джоул - це одиниця енергії в Міжнародній системі одиниць. Розуміння взаємозв'язку між енергією зв’язку та дефектом маси в рівнянні теорії відносності Альберта Ейнштейна роз'яснює процес перетворення аму в джоулі. У рівнянні масовий дефект - це «зникаюча» маса протонів і нейтронів, яка перетворюється на енергію, яка утримує ядро разом.
Перетворення 1 аму в джоуль
Пам’ятайте, що маса ядра завжди менша за суму окремих мас протонів і нейтронів, які його складають. При обчисленні дефекту маси використовуйте повну точність вимірювань маси, тому що різниця мас невелика порівняно з масою атома. Округлення маси атомів і частинок до трьох-чотирьох значущих цифр перед розрахунком призведе до обчисленого дефекту маси, що дорівнює нулю.
Перетворимо одиницю атомної маси (amu) у кілограми. Пам’ятайте, що 1 аму = 1,66053886 * 10 ^ -27 кг.
Запишіть формулу Ейнштейна для енергії зв’язку "? E ":? E =? M_c ^ 2, де "c " - швидкість світла, що дорівнює 2.9979_10 ^ 8 м / с; "? m " - дефект маси і дорівнює 1 аму в цьому поясненні.
Замініть значення 1 аму в кілограмах і значення швидкості світла в рівнянні Ейнштейна. ? Е = 1,66053886_10 ^ -27 кг_ (2,9979 * 10 ^ 8 м / с) ^ 2.
Використовуйте свій калькулятор, щоб знайти? E, дотримуючись формули в кроці 4.
Це буде ваша відповідь у кг_м ^ 2 / с ^ 2:? Е = 1,66053886_10 ^ -27 _8,9874_10 ^ 16 = 1,4492393 * 10 ^ -10.
Перетворіть 1.4923933_10 ^ -10 кг_м ^ 2 / с ^ 2 в джоулі "J " Знаючи, що 1 кг_м ^ 2 / с ^ 2 = 1 Дж, відповідь буде 1 аму = 1.4923933_10 ^ -10 Дж.
Приклад розрахунку
Перетворіть дефект маси (amu) літію-7 в джоулі "J ". Ядерна маса літію-7 дорівнює 7,014353 аму. Число нуклеонів літію - 7 (три протони та чотири нейтрони).
Знайдіть маси протонів та нейтронів (маса протона - 1,007276 аму, маса нейтрона - 1,008665 аму), склавши їх разом, щоб отримати загальну масу: (3_1.007276) + (4_1.008665). Результат - 7.056488 аму. Тепер, щоб знайти дефект маси, відняти ядерну масу від загальної маси: 7.056488 - 7.014353 = 0.042135 аму.
Перетворіть аму в кілограми (1 аму = 1,6606_10 ^ -27 кг), помноживши 0,042135 на 1,6606_10 ^ -27. Результат складе 0,0699693_10 ^ -27 кг. Використовуючи формулу Ейнштейна масово-енергетичної еквівалентності (? E =? M_c ^ 2), підміняємо значення дефекту маси в кілограмах і значення швидкості світла "c " у метрах на секунду, щоб знайти енергію "E ". Е = 0,0699693_10 ^ -27_ (2,9979_10 ^ 8) ^ 2 = 6,28842395_ 10 ^ -12 кг * м ^ 2 / с ^ 2. Це буде ваша відповідь в джоулях "J ".