Fizyka współczesna
Energia wiązania żelaza-56
Stabilny szczyt żelaza — odczytaj energię wiązania na nukleon B/A.
Energia wiązania żelaza-56 — interaktywna symulacja: Fizyka współczesna. Stabilny szczyt żelaza — odczytaj energię wiązania na nukleon B/A. Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.
Energia wiązania
Stabilny szczyt żelaza — odczytaj energię wiązania na nukleon B/A.
Żelazo-56 leży blisko szczytu energii wiązania na nukleon B/A na krzywej stabilności jądrowej. Synteza lekkich jąder i rozszczepienie ciężkich oba uwalniają energię, przesuwając się ku żelazu. Odczytaj B(Z,A) z modelu kropli cieczy: B/A jest maksymalne blisko Fe, co tłumaczy, dlaczego gwiazdy przestają syntetyzować za żelazem i dlaczego odłamki rozszczepienia są bogate w neutrony.
- Pik B/A przy Fe-56
- Dobór masy (defekt masy)
Krótki opis badania
Zaplanuj pytanie, zanim otworzysz pracownię
Krótki opis odzwierciedla stronę statyczną: pytanie badawcze, konkurujące przewidywania, role zmiennych, prawo rządzące i co mierzyć.
Pytanie badawcze
Półempiryczny wzór masowy (model kropli cieczy) szacuje całkowitą energię wiązania jądra z liczby protonów Z i liczby masowej A. Trzymając Z stałe na 26 (żelazo) i zmieniając tylko A, czy model przewiduje energię wiązania rosnącą stabilnie z każdym dodanym nukleonem?
Prognozy do rozważenia
- Tak — więcej nukleonów zawsze znaczy więcej całkowitej energii wiązania.
- Nie — energia wiązania zależy od bilansu konkurujących członów (objętościowy, powierzchniowy, kulombowski, asymetrii), które przesuwają się różnie ze wzrostem A, więc nie rośnie po prostu z każdym nukleonem.
- Energia wiązania zawsze maleje ze wzrostem A.
Role zmiennych
Co ustawiasz:
- Liczba masowa A
Co mierzysz:
- Całkowita energia wiązania E_B (MeV)
Jak przebiega badanie
- Otwórz preset iron-binding i naciśnij Reset. Ten preset modeluje żelazo z Z = 26 protonami.
- Włącz odczyt energii wiązania.
- Ustaw liczbę masową A dla każdej próby (przy Z = 26 ustalonym) i zapisz całkowitą energię wiązania.
Równanie rządzące
Półempiryczny wzór masowy (model kropli cieczy) — B = Δmc²
Energię wiązania jądra modeluje się jako rywalizację członu objętościowego (sprzyjającego większej liczbie nukleonów), powierzchniowego (karzącego nukleony na „powierzchni” kropli jądrowej), kulombowskiego (karzącego odpychanie proton-proton) i członu asymetrii (karzącego nierówne liczby protonów i neutronów).
Co karta do druku każe uczniom wyliczyć
- Dla jednej próby oblicz E_B = a_vA − a_sA^(2/3) − a_cZ(Z−1)/A^(1/3) − a_a(A−2Z)²/A, używając a_v = 15.75; a_s = 17.8; a_c = 0.711; a_a = 23.7 (MeV); Z = 26. Porównaj z tabelą.
- Twoje trzy próby najpierw rosną, potem maleją — E_B wspina się od A = 56 do A = 80, po czym znów spada ku A = 110. Wyjaśnij, jak składnik objętościowy +a_vA, rosnący z każdym dodanym nukleonem, zostaje w końcu przegoniony przez składniki powierzchniowy i asymetrii, oraz dlaczego −a_a(A−2Z)²/A karze jądro, w którym neutronów mocno przewyższa liczbę protonów.
Gdzie to wychodzi poza pracownię
- Ten sam model kropli cieczy wyjaśnia, dlaczego bardzo ciężkie jądra (duże A) uwalniają energię przez rozszczepienie, a bardzo lekkie przez syntezę — oba procesy przesuwają jądra ku szczytowemu regionowi energii wiązania na nukleon blisko żelaza. Wyjaśnij, dlaczego żelazo leży blisko tego szczytu.
- To uproszczona wersja półempirycznego wzoru masowego (pomija człon parzystości dla parzystych/nieparzystych liczb nukleonów), więc jej prognozy nie będą się dokładnie zgadzać z prawdziwą tabelą mas jądrowych. Dlaczego fizycy mogą jednak uznawać taki uproszczony model za użyteczny w nauczaniu, wiedząc, że nie jest idealnie dokładny?
- 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
- Witamy w energii wiązania
- Zaznacz nuklid
- Naciśnij Play
- Szczyt wiązania na nukleon
- Otwórz panel Właściwości
- Udało się!
Otwórz interaktywną symulację, zbuduj scenę, naciśnij Play i badaj z pomiarami na żywo oraz przewodnikiem.
Otwórz interaktywną pracownię →