Khái niệm năng lượng liên kết là gì?

Câu trả lời chính xác nhất:  Năng lượng liên kết của một hạt nhân được tính bằng tích của độ hụt khối của hạt nhân với thừa số c². Năng lượng liên kết là năng lượng tỏa ra khi kết hợp các nucleon thành hạt nhân, còn gọi là năng lượng tối thiểu để phá vỡ hạt nhân.

Chú thích:

Wlk: năng lượng liên kết của hạt nhân (MeV)

∆m: độ hụt khối của hạt nhân (u), 

c² : hệ số tỉ lệ, với c là tốc độ ánh sáng trong chân không.

Để rõ hơn về Khái niệm năng lượng liên kết là gì? Toploigiai mời các bạn đọc bài viết sau.

1. Định nghĩa lực hạt nhân

Lực hạt nhân là lực hút rất mạnh giữa các nuclôn tạo nên hạt nhân bền vững. Lực hạt nhân còn gọi là lực tương tác mạnh.

Đặc điểm của lực hạt nhân

Lực hạt nhân không có cùng bản chất với lực hấp dẫn và lực tĩnh điện.

Xét trường hợp hai prôtôn: Độ lớn của lực hạt nhân rất lớn so với độ lớn của lực hấp dẫn và lực tĩnh điện nếu 2 prôtôn cách nhau một khoảng nhỏ hơn 10 - 15 m.

Lực hạt nhân luôn luôn là lực hút. Lực hấp dẫn cũng luôn là lực hút. Lực tĩnh điện có thể là lực hút, có thể là lực đẩy.

Lực hạt nhân chỉ có tác dụng khi khoảng cách giữa  2 nuclôn nhỏ hơn đường kính hạt nhân (r < 10 - 15 m)

Độ lớn của lực hạt nhân giảm nhanh khi khoảng cách giữa hai nuclôn lớn hơn 10 - 15 m.

Độ lớn của lực hấp dẫn và lực tĩnh điện giảm tỉ lệ với bình phương khoảng cách.

Kết luận:

- Lực hạt nhân không có cùng bản chất với lực tĩnh điện hay lực hấp dẫn; nó là một loại lực mới truyền tương tác giữa các nuclôn trong hạt nhân. Lực này còn gọi là lực tương tác mạnh.

- Lực hạt nhân chỉ phát huy tác dụng trong phạm vi kích thước hạt nhân (» 10-15 m), ở ngoài phan vi này, nghĩa là nếu khoảng cách giữa các nuclôn lớn hơn kích thước hạt nhân thì lực hạy nhân giảm nhanh xuống không.

>>> Tham khảo: Lực hạt nhân là lực nào sau đây?

2. Khái niệm năng lượng liên kết là gì?

Năng lượng liên kết là khái niệm về một loại năng lượng xuất hiện trong vật lý hạt nhân, cụ thể hơn đó là năng lượng liên kết của hạt nhân.

Theo đó, năng lượng liên kết hạt nhân là nguồn năng lượng tỏa ra tương ứng với độ hụt khối của hạt nhân. Khi một hạt nhân được tạo thành từ các nucleon, cần một năng lượng Wlk và ngược lại, khi muốn phá vỡ một hạt nhân thành các nucleon cũng cần tốn một năng lượng là Wlk, lượng năng lượng này gọi là năng lượng liên kết của các nucleon trong hạt nhân.

Công thức tính năng lượng liên kết (năng lượng liên kết của hạt nhân)

Công thức tính năng lượng liên kết của hạt nhân _A^ZX như sau:

Ta thay công thức tính độ hút khối của hạt nhân Δm = Z.mp + N.mn – m vào công thức này sẽ được:

Wlk = ( Z.mp Z.mp + N.mn – m ) . c²

Với công thức này, bạn cần chú ý 2 điều:

- Trong tất cả các trường hợp thì năng lượng liên kết của một hạt nhân luôn lớn hơn hoặc bằng 0 ( Wlk ≥0)

- Những hạt sơ cấp riêng rẽ như proton, notron hay electron đều có có năng lượng liên kết bằng 0.

3. Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân

+ Mức độ bền vững của một hạt nhân không những phụ thuộc vào năng lượng liên kết mà còn phụ thuộc vào số nuclôn của hạt nhân đó. Vì vậy người ta định nghĩa năng lượng liên kết riêng, kí hiệu là Wlk/A, là thương số giữa năng lượng liên kết Wlk và số nuclôn A. Đại lượng này đặc trưng cho mức độ bền vững của hạt nhân.

Ví dụ:

Hạt nhân
Wlk/A (MeV/nuclôn)	7,6	8,8	8,3	8,7

+ Năng lượng liên kết riêng càng lớn thì hạt nhân càng bền vững.

+ Các hạt nhân bền vững có Wlk/A  lớn nhất vào cỡ 8,8 MeV/nuclôn; đó là những hạt nhân nằm ở khoảng giữa của bảng tuần hoàn ứng với 50 < A < 80.

>>> Tham khảo: Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân là gì?

4.Ý nghĩa độ lớn của năng lượng liên kết riêng của hạt nhân

Hạt nhân nào có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì sẽ càng bền. Ngoại trừ các hạt sơ cấp riêng rẽ được biết đến như proton, notron hay electron.

Các nhà bác học đã chứng minh được rằng, những hạt nhân ở giữa bảng tuần hoàn nói chung thì đều có nguồn năng lượng liên kết riêng lớn hơn so với năng lượng liên kết riêng của các hạt nhân nằm ở đầu và cuối của bảng tuần hoàn. Chính vì vậy nên những hạt nhân này có độ bền hơn.

Những hạt nhân bền vững nhất là những hạt nhân có số khối A từ 50 đến 95 có năng lượng liên kết riêng lớn nhất (khoảng 8,8 MeV/nuclôn).

-----------------------------

Như vậy, Toploigiai đã giải đáp câu hỏi Khái niệm năng lượng liên kết là gì? Và cung cấp các kiến thức bổ ích về năng lượng liên kết của hạt nhân. Hi vọng các bạn có những kiến thức bổ ích khi đọc bài viết này, chúc các bạn học tập tốt.