什么是核结合能(Nuclear Binding Energy)？

原子核是原子核的中心，它由一个或多个质子和中子组成，除了最轻的氢，还有中子。中子没有电荷，但有东西阻止它们从原子核中滑出。此外，原子核内的每个质子都带正电荷，它们应该相互排斥另一方面，清空原子核-一些能量也阻止了这...

原子核是原子核的中心，它由一个或多个质子和中子组成，除了最轻的氢，还有中子。中子没有电荷，但有东西阻止它们从原子核中滑出。此外，原子核内的每个质子都带正电荷，它们应该相互排斥另一方面，清空原子核-一些能量也阻止了这一点。根据定义，将所有这些粒子保持在原子核内的能量就是"核结合能"。自从爱因斯坦发现了将物质等同于能量的数学关系——E=mc2，其中E是能量，m是质量，c是光速-核结合能可以相对容易地计算出来。

一个核电站。原子核内的质量来自两个来源，一个是每个粒子被隔离后所能包含的质量，没有电荷或引力相互作用。第二个质量来源是直接归因于核结合能的增加。这两个来源产生了方程m（t）=m（fp）m（nbf），其中"t"代表总量，"fp"代表自由粒子，"nbf"代表核束缚力。由于没有负能量这回事，核结合能产生的质量必须是正的，并且整个核的能量必须大于其中子和质子的总和。

核电站控制中心将质量的这种形式插入原始方程，原子核的总能量为E（t）=m（t）c2。将该方程完全展开，得到E（t）=（m（fp）m（nbf））c2。将此方程相乘得到E（t）=m（fp）c2 m（nbf）c2现在，如果把孤立的单个粒子的能量减去，这个方程就变成了E（t）-E（fp）=ΔE=m（nbf）c2，其中ΔE是比自由粒子的能量增加的量-核结合能。核裂变，或原子核分裂产生更小的原子，每一种原子都有自己的结合能，对发电厂的设计和运行特别重要。合成原子的结合能减去起始原子的结合能，就得到了建设性或破坏性应用的净产额。这种核能的建设性用途包括电力生产，占美国总电力的近五分之一，法国用电量的四分之三以上。

发表于 2020-09-08 05:13
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分类：科学教育

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