Moderná fyzika
Väzbová energia železa-56
Stabilný železný vrchol — prečítaj väzbovú energiu na nukleón B/A.
Väzbová energia železa-56 — interaktívna simulácia Moderná fyzika. Stabilný železný vrchol — prečítaj väzbovú energiu na nukleón B/A. Bezplatné virtuálne fyzikálne laboratórium v prehliadači so živými SI meraniami a sprievodcom.
Väzbová energia
Stabilný železný vrchol — prečítaj väzbovú energiu na nukleon B/A.
Železo-56 sedí blízko vrcholu väzbovej energie na nukleon B/A na krivke jadrovej stability. Fúzia ľahkých jadier aj štiepenie ťažkých uvoľňujú energiu pohybom smerom k železu. Prečítaj B(Z,A) z kvapkového modelu: B/A je maximálne pri Fe, čo vysvetľuje, prečo hviezdy prestávajú fúzovať za železom a prečo štiepne fragmenty sú bohaté na neutróny.
- Vrchol B/A pri Fe-56
- Hmotnostný úbytok
Prehľad skúmania
Naplánuj otázku ešte pred otvorením laboratória
Stručný opis zrkadlí predrenderovanú stránku: hlavná otázka, súťažiace predikcie, úlohy premenných, riadiace zákony, postavenie, analýza a rozširujúce podnety zostávajú viditeľné a v tomto poradí.
Hlavná otázka
Poloempirický vzorec hmotnosti (kvapkový model) odhaduje celkovú väzbovú energiu jadra z počtu protónov Z a nukleónového čísla A. Držiac Z pevne na 26 (železo) a meniac len A, predikuje model, že väzbová energia rastie rovnomerne s každým pridaným nukleónom?
Predikcie na zváženie
- Áno — viac nukleónov vždy znamená viac celkovej väzbovej energie.
- Nie — väzbová energia závisí na vyvážení súťažiacich členov (objemový, povrchový, Coulombov, asymetrický), ktoré sa posúvajú odlišne, keď A rastie, takže jednoducho nerastie s každým pridaným nukleónom.
- Väzbová energia vždy klesá, keď A rastie.
Úlohy premenných
Čo nastavuješ:
- Nukleónové číslo A
Čo meriaš:
- Celková väzbová energia E_B (MeV)
Ako skúmanie prebieha
- Otvor predvolbu väzbová energia železa a stlač Resetovať. Táto predvolba modeluje železo s Z = 26 protónmi.
- Zapni odčítanie väzbovej energie.
- Nastav nukleónové číslo A pre každý pokus (držiac Z = 26 pevne) a zaznamenaj celkovú väzbovú energiu.
Riadiaca rovnica
Ekvivalencia hmotnosti a energie (väzbová energia) — B = Δmc²
Hmotnosť jadra je menšia ako súčet jeho oddelených protónov a neutrónov — táto chýbajúca hmotnosť Δm sa premieňa na väzbovú energiu podľa B = Δmc², energie, ktorá drží jadro pohromade. Hodnota samej Δm (a teda B) pochádza z konkurujuúcich členov objemu, povrchu, Coulombovej sily a asymetrie v poloempirickom vzorci hmotností, ktorý modeluje jadro ako kvapku kvapaliny.
Čo má študentov naučiť tlačiteľný list
- Pre jeden pokus vypočítaj E_B = a_vA − a_sA^(2/3) − a_cZ(Z−1)/A^(1/3) − a_a(A−2Z)²/A s a_v = 15.75, a_s = 17.8, a_c = 0.711, a_a = 23.7 (MeV), Z = 26. Porovnaj s tabuľkou.
- Tvoje tri pokusy stúpajú a potom klesajú — E_B stúpa z A = 56 na A = 80, potom klesne pri A = 110. Vysvetli, ako objemový člen +a_vA, ktorý rastie s každým pridaným nukleónom, je napokon predbehnutý povrchovým a asymetrickým členom, a prečo −a_a(A−2Z)²/A trestá jadro, ktorého počet neutrónov beží ďaleko pred počtom protónov.
Kde sa to objavuje mimo laboratória
- Ten istý kvapkový model vysvetľuje, prečo veľmi ťažké jadrá (veľké A) uvoľňujú energiu štiepením, kým veľmi ľahké jadrá uvoľňujú energiu fúziou (spájaním) — oba procesy hýbu jadrami smerom k vrcholu väzbovej energie na nukleón pri železe. Vysvetli, prečo železo sedí pri tomto vrchole.
- Toto je zjednodušená verzia poloempirického vzorca hmotností (vynecháva párovací člen pre párne/nepárne počty nukleónov), takže jeho predikcie sa presne nezhodujú so skutočnou jadrovou tabuľkou hmotností. Prečo by fyzici stále mohli považovať zjednodušený model ako tento za užitočný pre výučbu, hoci vedia, že nie je dokonale presný?
- 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
- Vitaj pri väzbovej energii železa
- Vyber nuklid
- Stlač Prehrať
- Vrchol väzby na nukleon
- Otvor panel Vlastnosti
- Zvládol si to!
Otvor interaktívnu simuláciu na postavenie scény, stlač Prehrať a skúmaj so živými meraniami a sprievodcom.
Otvoriť interaktívne laboratórium →