Moderne Physik
Eisen-56-Bindungsenergie
Stabiles Eisen-Maximum — lies Bindungsenergie pro Nukleon B/A.
Eisen-56-Bindungsenergie — interaktive Moderne Physik-Simulation. Stabiles Eisen-Maximum — lies Bindungsenergie pro Nukleon B/A. Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Bindungsenergie
Stabiles Eisen-Maximum — lies Bindungsenergie pro Nukleon B/A.
Eisen-56 liegt nahe am Maximum der Bindungsenergie pro Nukleon B/A auf der Stabilitätskurve der Kerne. Sowohl die Fusion leichter Kerne als auch die Spaltung schwerer setzt Energie frei, indem sie sich in Richtung Eisen bewegt. Lies B(Z,A) aus dem Tröpfchenmodell ab: B/A ist nahe Fe maximal — deshalb stellen Sterne die Fusion jenseits von Eisen ein und sind Spaltfragmente neutronenreich.
- B/A-Maximum bei Fe-56
- Massendefekt
Untersuchungsbericht
Planen Sie die Frage, bevor Sie das Labor öffnen
Das Briefing entspricht der vorgerenderten Seite: Leitfrage, konkurrierende Vorhersagen, Variablenrollen, maßgebliche Gesetze, Aufbau sowie Analyse- und Erweiterungsaufgaben bleiben sichtbar und in dieser Reihenfolge.
Leitfrage
Die semiempirische Massenformel (Flüssigkeitstropfenmodell) schätzt die gesamte Bindungsenergie eines Kerns aus seiner Protonenzahl Z und seiner Massenzahl A. Wenn man Z auf 26 (Eisen) festlegt und nur A ändert, sagt das Modell voraus, dass die Bindungsenergie mit jedem hinzugefügten Nukleon stetig zunimmt?
Vorhersagen zum Abwägen
- Ja – mehr Nukleonen bedeuten immer mehr Gesamtbindungsenergie.
- Nein – die Bindungsenergie hängt von einem Gleichgewicht konkurrierender Terme (Volumen, Oberfläche, Coulomb, Asymmetrie) ab, die sich mit dem Wachstum von A unterschiedlich verschieben, sodass sie nicht einfach mit jedem hinzugefügten Nukleon zunimmt.
- Die Bindungsenergie nimmt immer ab, wenn A zunimmt.
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Massenzahl A
Was Sie messen:
- Gesamtbindungsenergie E_B (MeV)
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie das Preset „Eisen-Bindungsenergie“ und drücken Sie Zurücksetzen. Dieses Preset modelliert Eisen mit Z = 26 Protonen.
- Aktivieren Sie die Auslesung der Bindungsenergie.
- Stellen Sie die Massenzahl A für jeden Versuch ein (Z = 26 bleibt konstant) und notieren Sie die gesamte Bindungsenergie.
Maßgebende Gleichung
Äquivalenz von Masse und Energie (Bindungsenergie) — B = Δmc²
Die Masse eines Kerns ist kleiner als die Summe seiner getrennten Protonen und Neutronen — diese fehlende Masse Δm wird über B = Δmc² in Bindungsenergie umgewandelt, die Energie, die den Kern zusammenhält. Der Wert von Δm selbst (und damit B) ergibt sich aus den konkurrierenden Volumen-, Oberflächen-, Coulomb- und Asymmetrietermen der halbempirischen Massenformel, die den Kern als Flüssigkeitstropfen modelliert.
Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen
- Berechnen Sie für einen Versuch E_B = a_vA − a_sA^(2/3) − a_cZ(Z−1)/A^(1/3) − a_a(A−2Z)²/A mit a_v = 15.75, a_s = 17.8, a_c = 0.711, a_a = 23.7 (MeV), Z = 26. Vergleichen Sie mit der Tabelle.
- Ihre drei Versuche steigen und fallen dann wieder – E_B steigt von A = 56 auf A = 80 und sinkt bei A = 110 wieder. Erklären Sie, wie der Volumenterm +a_vA, der mit jedem hinzugefügten Nukleon wächst, schließlich vom Oberflächen- und Asymmetrieterm überholt wird, und warum −a_a(A−2Z)²/A einen Kern bestraft, dessen Neutronenzahl seiner Protonenzahl weit voraus ist.
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Dasselbe Flüssigkeitstropfenmodell erklärt, warum sehr schwere Kerne (großes A) Energie durch Kernspaltung (Aufspaltung) freisetzen, während sehr leichte Kerne Energie durch Fusion (Verschmelzung) freisetzen – beide Prozesse bewegen Kerne in Richtung des Bereichs höchster Bindungsenergie pro Nukleon in der Nähe von Eisen. Erklären Sie, warum sich Eisen in der Nähe dieses Maximums befindet.
- Dies ist eine vereinfachte Version der semiempirischen Massenformel (sie lässt den Paarungsterm für gerade/ungerade Nukleonenzahlen weg), sodass ihre Vorhersagen nicht genau mit einer realen Kernmassentabelle übereinstimmen. Warum finden Physiker ein vereinfachtes Modell wie dieses möglicherweise immer noch nützlich für den Unterricht, obwohl sie wissen, dass es nicht ganz genau ist?
- 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
- Willkommen bei Eisen — Bindungsenergie
- Nuklid auswählen
- Abspielen drücken
- Maximum der Bindung pro Nukleon
- Eigenschaften-Panel öffnen
- Geschafft!
Öffnen Sie die interaktive Simulation, um die Szene aufzubauen, drücken Sie auf Play und erkunden Sie sie mit Live-Messungen und einem geführten Tutorial.