Enerġija ta’ Rabta Nukleari
Nukleu jipiż ftit inqas mis-somma tal-protoni u n-newtroni tiegħu separati. Dik il-massa nieqsa ma mietetx — saret l-enerġija ta’ rabta li żżomm in-nukleu flimkien. In-nukleu ta’ l-ħadid hu marbut l-aktar sew minn kwalunkwe element, u għalhekk fużjoni ta’ nuklei ħfief flimkien jew tqassim ta’ nuklei tqal ’il bogħod it-tnejn joħorġu enerġija hekk kif jiżżerżqu lejn il-ħadid.
Il-formula
E = Δm · c²
- E — enerġija ta’ rabta (J): l-enerġija maħruga jew meħtieġa biex żżomm in-nukleu flimkien
- Δm — defett ta’ massa (kg): il-massa nieqsa mqabbla mal-protoni u n-newtroni separati
- c — veloċità tad-dawl (m/s): kostanti enormi, madwar tlieta darbiet għaxar għat-tmien metri kull sekonda
Eżempju maħdum
Nukleu hu nieqes 0.01 kilogrammi ta’ massa mqabbel mal-protoni u n-newtroni separati tiegħu. Kemm enerġija ta’ rabta tirrappreżenta dik il-massa nieqsa?
- Δm = 0.01 kg
- c = 3×10⁸ m/s
- E = Δm · c²
- E = 0.01 kg · (3×10⁸ m/s)²
E = 9×10¹⁴ J
Itestja lilek innifsek
Nukleu different hu nieqes 0.02 kilogrammi ta’ massa minflok. Kemm enerġija ta’ rabta tirrappreżenta dan?
- It-tweġiba t-tajba: 1.8×10¹⁵ J
- 4.5×10¹⁴ J
- 1.8×10¹⁶ J
Eżatt — l-enerġija tikber direttament mal-massa nieqsa: 0.02 kg × (3×10⁸ m/s)² = 1.8×10¹⁵ joules.
Il-ħadid joqgħod fil-quċċata tal-kurva tal-enerġija ta’ rabta. X’ifisser dan għall-fużjoni u l-fissjoni?
- Biss il-fużjoni toħroġ enerġija; il-fissjoni qrib il-ħadid tibla’ha
- Biss il-fissjoni toħroġ enerġija; il-fużjoni qrib il-ħadid tibla’ha
- It-tweġiba t-tajba: It-tnejn il-fużjoni u l-fissjoni joħorġu enerġija hekk kif jiżżerżqu lejn il-ħadid
Tajjeb — elementi ħfief mill-ħadid joħorġu enerġija billi jinfużu flimkien, u elementi tqal mill-ħadid joħorġu enerġija billi jinqasmu ’il bogħod, it-tnejn jiżżerżqu lejn in-nukleu misjiħ ta’ l-ħadid.
Fejn tara dan
Ix-Xemx tikkonverti madwar 4 miljun tunnellata ta’ massa tagħha stess f’dawl kull sekonda billi tfużaż l-idroġenu lejn in-naħa ta’ l-ħadid; ċentrali nukleari jaħdem fid-direzzjoni l-oħra, jaqsam uranju tqil u jħalli l-frammenti jitlef masse bħala enerġija. It-tnejn jiżżerżqu ’l isfel l-istess muntanja — lejn il-ħadid, l-aktar nukleu marbut misjiħ minn kollox.
Żbalji komuni
L-istagħġib li għandek tiftakar: il-ħadid joqgħod fil-QUĊĊATA tal-kurva tal-enerġija ta’ rabta, għalhekk IT-TNEJN il-fużjoni ta’ nuklei ħfief u t-tqassim ta’ dawk it-tqal joħorġu enerġija — kwalunkwe ħaġa tiżżerżaq lejn il-ħadid tirbaħ. U l-kejjel bla ħniena: E = Δm · c², għalhekk 0.02 kg ta’ massa nieqsa hu 0.02 × (3×10⁸ m/s)² = 1.8×10¹⁵ J — id-duplikazzjoni tal-massa nieqsa tiddoppja l-enerġija, u ċ-ċ² hu għalfejn “massa żgħira” qatt ma tfisser “enerġija żgħira”.
Kif jinqabad
Dan jagħlaq il-modulu billi jgħaqqad iż-żewġ pilastri tiegħu: il-mekkanika kwantistika tispjega liema nuklei huma stabbli biżżejjed biex joqogħdu u liema jdiżintegraw (il-lezzjoni preċedenti), u E = Δm · c² tar-relattività — l-ħu famuż tat-ħin imtawwal — jikkonverti d-differenza ta’ massa fl-enerġija li l-stilel, ir-reatturi, u n-nuklei instabbli tassew joħorġu.