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“一切原子核均具有结合能”这句话为什么是对的？氕核也有结合能？

结合能,核子,原子核“一切原子核均具有结合能”这句话为什么是对的？氕核也有结合能？

发布时间：2016-12-08加入收藏来源：互联网点击：

根据爱因斯坦的质能公式,把氦核的质量亏损换算成能量为28.30电子伏.就单个氦核而言,此数值可能很小.然而,我们如能形成1克氦,则所释放的能量将大得惊人,相当于190000千瓦小时电能.

后来,人们通常把这种由核子结合成原子核时所放出的能量叫做核的总结合能.它随原子核中的核子数不同而不同,即核子数越多,则核的总结合能也越大.另外,为了便于对各种原子核的结合能进行比较,往往采用每个核子的平均结合能更为有利,有时也称它们比结合能.

在科学家们利用质谱仪对各种元素的核质量精确测定后,就能方便地从质量亏损计算出不同核的总结合能.发现它们随着核子数的增加,总结合能也不断增加.如果把质量数作为横坐标,而纵坐标为对应的比结合能,就可得到核的比结合能曲线.

显然由单个核子所组成的氢核(一个质子),其结合能为零.而质量数低于20的核,它们的比结合能变化比较复杂,并出现了几个值得注意的峰值.其中氦、碳、氮和氧的比结合能峰值分别为7.08,7.69,7.48和7.98兆电子伏.相反锂和重氢(氖核)的比结合能都很小,分别为5.34和1.12兆电子伏.随着质量数的增加,在40～100之间的最大比结合能约为8.7兆电子伏.当质量数再大时比结合能又逐渐下降,直到铀核以后降为7.6兆电子伏左右.此现象也证明了核力的饱和性.

随着核内核子数的改变,各种原子核结合的紧密程度是不一样的,这可从它们不同的比结合能上反应出来.由此可得出两种利用核能的途径：

一种是核分裂法或称核裂变法,即把比结合能比较小的重核,设法分裂成两个或多个比结合能大的中等质量原子核,即可释放出核能.

例如,将铀核用中子轰击裂变成钡和镧.裂变前铀核的比结合能为7.6兆电子伏,而裂变后的中等核,其比结合能为8.5兆电子伏,两者相差0.9个兆电子伏,而铀核有235个核子,则总的能量差值就为200百万电子伏左右.实际上铀核裂变时,还要放出2～3个中子,除去这部分能量后,即可得200兆电子伏左右的裂变能.

这就是1939年,梅特涅和她侄子弗里施等人一起发现的铀核裂变现象,并测得200兆电子伏左右的裂变能.

另一种核能利用途径是合成法或称聚合法,即把比结合能较小的轻核,例如氘和氚,在特定的条件下把它们聚合成一个比结合能比较大的氦核,此时也可释放出比裂变能还要大几倍的能量.这种核反应过程通常称为聚变反应,由于它需要在几千万摄氏度温度的条件下才能实现,故又称为“热核反应”.

这种反应的实际例子是在1938年,分别由德国出生的美国物理学家贝特和德国天文学家魏扎克各自独立发现的.即他们发现太阳上的氢核在十亿摄氏度的温度下聚变成氦核,并释放出27.6兆电子伏能量.它是太阳能够在过去大约四十六亿年里不停地向地球辐射能量的重要依据,而且还能像目前那样继续辐射五十亿年.为此,人们不必为太阳能的枯竭而担心.

即使这样,太阳上热核反应所消耗的氢核数量仍然大得惊人,计算表明,每秒钟内约有六亿五千万吨氢聚合成氦,相应地每秒约有四百六十万吨质量消失掉,它们转换成巨大的辐射能普照宇宙和大地,为地球上的万物生长和人类的美好生活提供了必要的条件.

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氢元素共有三种原子：氕氢、氘氢和氚氢.只有氕氢的原子核是只有一个质子的原子核,但它仍处于外围一个电子的包围之中.外围没有电子的氕氢原子核没有结合能；但氕氢原子核不能单独存在.如果问实际问题中的氢-1的或氕氢的原子核的结合能,那它是指原子的核子结合能,它是有的；根据附图的资料,它约等于0.2MeV.

氢原子有结合能吗?”

“有!氢原子的结合能E=(Mh-Mp-Me)(c^2).是氢原子质量与质子和电子两者总质量的质量差引起的质量能量.Mh是氢原子质量,Mp是质子质Me是电子质量,c是光速.

“氢原子核的结合能,当然,氕氢是不存在的；氘氢的结合能E=(Md-Mp-Mn)(c^2),Md是氘氢原子核质量,Mn是中子质量.氚氢的结合能E=(Mt-Mp-2Mn)(c^2),Mt是氚氢核质量.

“我看其他回答都把“原子的结合能”和“原子核的结合能”给混淆了. ”

我赞成 折肱散人 的观点.含有一个质子、外围没有电子的氕氢原子核在自然界是不存在的!它的原子核结合能为0并不是我们原始问题的答案.

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