Moderní fyzika
Vazebná energie železa-56
Stabilní železný vrchol — přečti vazebnou energii na nukleon B/A.
Vazebná energie železa-56 — interaktivní simulace Moderní fyzika. Stabilní železný vrchol — přečti vazebnou energii na nukleon B/A. Bezplatná virtuální fyzikální laboratoř v prohlížeči se živými měřeními v SI a řízeným tutoriálem.
Vazebná energie
Stabilní železný vrchol — přečti vazebnou energii na nukleon B/A.
Železo-56 sedí blízko vrcholu vazebné energie na nukleon B/A na křivce jaderné stability. Fúze lehkých jader i štěpení těžkých uvolňují energii pohybem směrem k železu. Čti B(Z,A) z modelu kapky: B/A je maximální u Fe, což vysvětluje, proč hvězdy přestávají fúzovat za železem a proč jsou fragmenty štěpení bohaté na neutrony.
- Vrchol B/A u Fe-56
- Hmotnostní defekt
Souhrn zkoumání
Naplánuj otázku dřív, než otevřeš laboratoř
Stručný přehled odpovídá předrenderované stránce: hlavní otázka, konkurenční predikce, role proměnných, řídicí zákony, sestavení, analýza i rozšiřující podněty zůstávají viditelné a v tomto pořadí.
Hlavní otázka
Semiempirický hmotnostní vzorec (model kapky) odhaduje celkovou vazebnou energii jádra z počtu protonů Z a nukleonového čísla A. Při držení Z pevně na 26 (železo) a měnění jen A — predikuje model stálý růst vazebné energie s každým přidaným nukleonem?
Predikce k zvážení
- Ano — víc nukleonů vždy znamená víc celkové vazebné energie.
- Ne — vazebná energie závisí na rovnováze soutěžících členů (objem, povrch, Coulomb, asymetrie), které se posouvají různě, jak A roste, takže prostě neroste s každým přidaným nukleonem.
- Vazebná energie vždy klesá, jak A roste.
Role proměnných
Co nastavuješ:
- Nukleonové číslo A
Co měříš:
- Celková vazebná energie E_B (MeV)
Jak zkoumání probíhá
- Otevři předvolbu iron-binding a stiskni Resetovat. Tato předvolba modeluje železo s Z = 26 protony.
- Zapni odečet vazebné energie.
- Nastav nukleonové číslo A pro každý pokus (Z = 26 pevně) a zapiš celkovou vazebnou energii.
Řídící rovnice
Semiempirický vzorec hmotnosti (model kapky) — B = Δmc²
Vazebná energie jádra je modelována jako soutěž mezi objemovým členem (preferujícím víc nukleonů), povrchovým členem (penalizujícím nukleony na „povrchu“ jaderné kapky), Coulombovým členem (penalizujícím odpuzení proton-proton) a asymetrickým členem (penalizujícím nestejné počty protonů/neutronů).
Co tisknutelný pracovní list žádá žáky vypočítat
- Pro jeden pokus spočti E_B = a_vA − a_sA^(2/3) − a_cZ(Z−1)/A^(1/3) − a_a(A−2Z)²/A s a_v = 15.75, a_s = 17.8, a_c = 0.711, a_a = 23.7 (MeV), Z = 26. Porovnej s tabulkou.
- Tvé tři pokusy stoupají a pak klesají — E_B stoupá z A = 56 na A = 80, pak zase klesá k A = 110. Vysvětli, jak objemový člen +a_vA, který roste s každým přidaným nukleonem, je nakonec překonán povrchovým a asymetrickým členem a proč −a_a(A−2Z)²/A penalizuje jádro, jehož počet neutronů běží daleko před počtem protonů.
Kde se to objevuje mimo laboratoř
- Tentýž model kapky vysvětluje, proč velmi těžká jádra (velké A) uvolňují energii štěpením, zatímco velmi lehká jádra ji uvolňují fúzí (kombinováním) — oba procesy posouvají jádra k vrcholové oblasti vazebné energie na nukleon poblíž železa. Vysvětli, proč železo sedí poblíž tohoto vrcholu.
- Tohle je zjednodušená verze semiempirického hmotnostního vzorce (vynechává párovací člen pro sudé/liché počty nukleonů), takže jeho predikce přesně neodpovídají skutečné jaderné hmotnostní tabulce. Proč by fyzikové mohli takový zjednodušený model pořád shledávat užitečným pro výuku, i když vědí, že není dokonale přesný?
- AP Physics 2 — Unit 15: Modern Physics
- IB Physics — E.3 Radioactive decay
- General High School Physics — Modern physics intro
- NGSS High School Physics — Wave-particle duality of light
- Vítej ve Vazebné energii železa
- Vyber nuklidu
- Stiskni Spustit
- Vrchol vazby na nukleon
- Otevři panel Vlastnosti
- Povedlo se!
Otevři interaktivní simulaci, postav scénu, stiskni Spustit a prozkoumávej s živými měřeními a řízeným tutoriálem.
Otevřít interaktivní laboratoř →