Modernā fizika
Dzelzs-56 saistīšanas enerģija
Stabīlais dzelzs maksimums — nolasi saistīšanas enerģiju uz nuklonu B/A.
Dzelzs-56 saistīšanas enerģija — interaktīva Modernā fizika simulācija. Stabīlais dzelzs maksimums — nolasi saistīšanas enerģiju uz nuklonu B/A. Bezmaksas virtuālā fizikas laboratorija pārlūkā ar dzīviem SI mērījumiem un vadītu pamācību.
Saistīšanas enerģija
Stabīlais dzelzs maksimums — nolasi saistīšanas enerģiju uz nuklonu B/A.
Dzelzs-56 sēž pie saistīšanas enerģijas uz nuklonu B/A maksimuma uz kodolu stabilitātes līknes. vieglo kodolu saplūšana un smago dalīšanās abas atbrīvo enerģiju, kustoties uz dzelzi. Nolasi B(Z,A) no šķidruma-pilienu modeļa: B/A ir maksimāls pie Fe, izskaidrojot, kāpēc zvaigznes beidz saplūst pāri dzelzij un kāpēc dalīšanās fragmenti ir neitroniem bagāti.
- B/A maksimums pie Fe-56
- Masas defekts
Izpētes kopsavilkums
Izplāno jautājumu, pirms atver laboratoriju
Īss apraksts atspoguļo iepriekšrenderēto lapu: virzošais jautājums, konkurējošās prognozes, mainīgo lielumu lomas, noteicošie likumi, iestatījums, analīze un paplašinājuma jautājumi paliek redzami un šajā secībā.
Virzošais jautājums
Pussempīriskā masas formula (šķidruma-pilienu modelis) novērtē kodola kopējo saistīšanas enerģiju no tā protonu skaita Z un masas skaitļa A. Z noturot fiksētu 26 (dzelzs) un mainot tikai A, vai modelis prognozē saistīšanas enerģiju pieaugam vienmērīgi ar katru pievienoto nuklonu?
Prognozes, ko svērt
- Jā — vairāk nuklonu vienmēr nozīmē vairāk kopējās saistīšanas enerģijas.
- Nē — saistīšanas enerģija atkarīga no konkurējošu locekļu (tilpuma, virsmas, Kulona, asimetrijas) līdzsvara, kas mainās atšķirīgi, A augot, tāpēc tā vienkārši neaug ar katru pievienoto nuklonu.
- Saistīšanas enerģija vienmēr krīt, A augot.
Lielumu lomas
Ko tu iestati:
- Masas skaitlis A
Ko tu mēri:
- Kopējā saistīšanas enerģija E_B (MeV)
Kā izpēte norit
- Atver dzelzs saistīšanas eksperimentu un nospied Atiestatīt. Šis eksperiments modelē dzelsi ar Z = 26 protoniem.
- Ieslēdz saistīšanas enerģijas rādījumu.
- Iestati masas skaitli A katram mēģinājumam (Z = 26 noturot fiksētu) un ieraksti kopējo saistīšanas enerģiju.
Noteicošais vienādojums
Pussempīriskā masas formula (šķidruma-pilienu modelis) — B = Δmc²
Kodola saistīšanas enerģija tiek modelēta kā sacensība starp tilpuma locekli (dod priekšroku vairāk nuklonu), virsmas locekli (soda nuklonus kodola piliena „virsmā”), Kulona locekli (soda protonu—protonu atgrūšanos) un asimetrijas locekli (soda nevienādus protonu/neitronu skaitus).
Ko drukājamā darba lapa liek skolēniem izrēķināt
- Vienam mēģinājumam izrēķini E_B = a_vA − a_sA^(2/3) − a_cZ(Z−1)/A^(1/3) − a_a(A−2Z)²/A ar a_v = 15.75, a_s = 17.8, a_c = 0.711, a_a = 23.7 (MeV), Z = 26. Salīdzini ar tabulu.
- Tavi trīs mēģinājumi ceļas un tad krīt — E_B kāpj no A = 56 uz A = 80, tad atkal krīt līdz A = 110. Izskaidro, kā tilpuma loceklis +a_vA, kas aug ar katru pievienoto nuklonu, galu galā tiek apsteigts no virsmas un asimetrijas locekļiem, un kāpēc −a_a(A−2Z)²/A soda kodolu, kura neitronu skaits tālu apsteidz protonu skaitu.
Kur tas parādās ārpus laboratorijas
- Šis pats šķidruma-pilienu modelis izskaidro, kāpēc ļoti smagi kodoli (liels A) atbrīvo enerģiju cauri dalīšanās, kamēr ļoti vieglie kodoli atbrīvo enerģiju cauri saplūšanai — abi procesi kustina kodolus uz maksimālās saistīšanas-enerģijas-uz-nuklonu reģiona pie dzelzs. Izskaidro, kāpēc dzelzs sēž pie šī maksimuma.
- Šī ir vienkāršota pussempīriskās masas formulas versija (tā izlaiž pārošanas locekli para/nepara nuklonu skaitiem), tāpēc tās prognozes precīzi nesakritīs ar īstu kodolu masas tabulu. Kāpēc fiziķi tomēr varētu uzskatīt vienkāršotu modeli kā šo par noderīgu mācībām, zinot, ka tas nav perfekti precīzs?
- 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
- Sveicināts dzelzs saistīšanas eksperimentā
- Atlasīts nuklīdu
- Nospied „Atskaņot”
- Maksimālā saistīšana uz nuklonu
- Atver Īpašību paneli
- Tev izdevās!
Atver interaktīvo simulāciju, lai uzbūvētu ainu, spiestu „Atskaņot“ un izpētītu to ar dzīviem mērījumiem un vadītu pamācību.
Atvērt interaktīvo laboratoriju →