Moderna fizika
Energija vezanja željeza-56
Stabilni vrhunac željeza — očitaj energiju vezanja po nukleonu B/A.
Energija vezanja željeza-56 — interaktivna simulacija: Moderna fizika. Stabilni vrhunac željeza — očitaj energiju vezanja po nukleonu B/A. Besplatan virtualni laboratorij fizike u pregledniku sa SI mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.
Energija vezanja
Stabilni vrhunac željeza — očitaj energiju vezanja po nukleonu B/A.
Željezo-56 sjedi blizu vrhunca energije vezanja po nukleonu B/A na krivulji nuklearne stabilnosti. Fuzija lakših jezgri i fisija težih obje oslobađaju energiju približavajući se željezu. Očitaj B(Z,A) iz modela kapljice: B/A je maksimalan blizu Fe, što objašnjava zašto zvijezde prestaju fuzirati iza željeza i zašto su fragmenti fisije bogati neutronima.
- Vrh B/A pri Fe-56
- Defekt mase
Sažetak istraživanja
Isplaniraj pitanje prije nego otvoriš laboratorij
Sažetak odražava unaprijed prikazanu stranicu: središnje pitanje, suprotstavljena predviđanja, uloge varijabli, odgovarajući zakoni, postava, analiza i poticaji za proširenje ostaju vidljivi i u ovom redoslijedu.
Središnje pitanje
Poluempirijska formula mase (model kapljice) procjenjuje ukupnu energiju vezanja jezgre iz njezinog broja protona Z i masenog broja A. Držeći Z fiksno na 26 (željezo) i mijenjajući samo A, predviđa li model da energija vezanja raste stalno sa svakim dodanim nukleonom?
Predviđanja za odvagnuti
- Da — više nukleona uvijek znači više ukupne energije vezanja.
- Ne — energija vezanja ovisi o ravnoteži natjecateljskih članova (volumen, površina, Coulomb, asimetrija) koji se različito pomiču kako A raste, pa se ne povećava jednostavno sa svakim dodanim nukleonom.
- Energija vezanja uvijek opada kako A raste.
Uloge varijabli
Što postavljaš:
- Maseni broj A
Što mjeriš:
- Ukupna energija vezanja E_B (MeV)
Kako istraživanje teče
- Otvori postav iron-binding i pritisni Resetiraj. Ovaj postav modelira željezo sa Z = 26 protona.
- Omogući očitanje energije vezanja.
- Postavi maseni broj A za svaki pokušaj (držeći Z = 26 fiksno) i zabilježi ukupnu energiju vezanja.
Odgovarajuća jednadžba
Poluempirijska formula mase (model kapljice) — B = Δmc²
Energija vezanja jezgre modelira se kao natjecanje između člana volumena (koji favorizira više nukleona), člana površine (koji kažnjava nukleone na „površini“ nuklearne kapljice), Coulombovog člana (koji kažnjava odbijanje proton-proton) i člana asimetrije (koji kažnjava nejednake brojeve protona/neutrona).
Što ispisivi radni list traži od učenika da izrade
- Za jedan pokušaj izračunaj E_B = a_vA − a_sA^(2/3) − a_cZ(Z−1)/A^(1/3) − a_a(A−2Z)²/A koristeći a_v = 15.75, a_s = 17.8, a_c = 0.711, a_a = 23.7 (MeV), Z = 26. Usporedi s tablicom.
- Tvoja tri pokušaja rastu i padaju — E_B penje se od A = 56 do A = 80, zatim ponovno pada do A = 110. Objasni kako član volumena +a_vA, koji raste sa svakim dodanim nukleonom, naposljetku biva nadmašen članovima površine i asimetrije, i zašto −a_a(A−2Z)²/A kažnjava jezgru čiji broj neutrona ide daleko ispred broja protona.
Gdje se ovo pojavljuje izvan laboratorija
- Isti model kapljice objašnjava zašto vrlo teške jezgre (veliki A) oslobađaju energiju fisijom (cijepanjem), a vrlo lake jezgre fuzijom (spajanjem) — oba procesa pomiču jezgre prema području vrha energije vezanja po nukleonu blizu željeza. Objasni zašto željezo sjedi blizu tog vrha.
- Ovo je pojednostavljena verzija poluempirijske formule mase (izostavlja član sparivanja za parne/neparne brojeve nukleona), pa njezina predviđanja neće točno odgovarati pravoj tablici nuklearnih masa. Zašto bi fizičarima ipak bio koristan pojednostavljeni model poput ovoga za podučavanje, znajući da nije savršeno točan?
- 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
- Dobro došli u vezanje željeza
- Odaberi nuklid
- Pritisni Pokreni
- Vrh vezanja po nukleonu
- Otvori ploču Svojstva
- Uspjelo ti je!
Otvori interaktivnu simulaciju za izgradnju scene, pritisni Pokreni i istražuj s mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.
Otvori interaktivni laboratorij →