Năng lượng liên kết? Năng lượng liên kết riêng là gì?

Năng lượng liên kết là năng lượng tỏa ra ra khi các nuclon liên kết với nhau tạo thành hạt nhân. Năng lượng liên kết riêng là năng lượng liên kết tính trung bình cho một nuclon trong hạt nhân.  Cùng Toploigiai tìm hiểu thêm về Năng lượng liên kết và Năng lượng liên kết riêng trong nội dung bài viết dưới đây nhé!

1. Năng lượng liên kết là gì?

Năng lượng liên kết là năng lượng tỏa ra ra khi các nuclon liên kết với nhau tạo thành hạt nhân.

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 (W_lk) và ngược lại, khi muốn phá vỡ một hạt nhân thành các nucleon cũng cần tốn một năng lượng là (W_lk) lượng năng lượng này gọi là năng lượng liên kết của các nucleon trong hạt nhân.

Sở dĩ ta gọi năng lượng này là năng lượng liên kết là vì muốn phá vỡ một hạt nhân X ta phải cung cấp một năng lượng đúng bằng năng lượng mà hệ các hạt đã tỏa ra khi hạt nhân được tạo thành.

Theo Anh-x-tanh: Mỗi khi khối lượng nghỉ của một vật giảm đi thì có một năng lượng tỏa ra.

Năng lượng liên kết hạt nhân được xác định bằng công thức:

W_lk = Δm.c² = (Zm_p + (A-Z)m_n - m_x). c²

Trong đó: 

+ W_lk: năng lượng liên kết của hạt nhân (MeV)

+ ∆m: độ hụt khối của hạt nhân (u), 1uc²=931,5 MeV

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

>>> Xem thêm: Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân là

2. Năng lượng liên kết riêng là gì?

Năng lượng liên kết riêng là năng lượng liên kết tính trung bình cho một nuclon trong hạt nhân.

a. Độ hụt khối là gì?

Khi một hạt nhân ^A_ZX được tạo nên từ Z proton và N notron thì có độ hụt khối là

∆m = [Zm_p + (A – Z).m_N] – m_X

Trong đó:

• Z là số hiệu nguyên tử
• N là số notron
• A là số nucleon ( với A = N + Z )
• m_p, m_n, m_x lần lượt là khối lượng hat proton, notron và khối lượng hạt nhân
• ∆m là độ hụt khối

Chú ý: 

- Trong công thức m_o = Z.m_p + N.m_n thì mo không có nghĩa là khối lượng nghỉ của hạt nào cả mà là một tổng được định nghĩa như công thức.

- Độ hụt khối Δm luôn luôn lớn hơn hoặc bằng 0 (Δm ≥ 0) 

- Các hạt sơ cấp riêng rẽ như prôtôn, nơtrôn, electrôn có độ hụt khối bằng 0.

b. Công thức tính năng lượng liên kết riêng

Năng lượng liên kết hạt nhân X là năng lượng tỏa ra khi các nuclon riêng rẽ liên kết thành hạt nhân hoặc là năng lượng tối thiểu cần thiết để phá vỡ hạt nhân thành các nuclon riêng rẽ: ΔW_lk = Δm.c² = (m₀ – m)c²

Dựa theo định nghĩa trên, ta có công thức: ε=W_lk/A

Giải thích:

• ε là kí hiệu năng lượng liên kết riêng
• Wℓk Năng lượng liên kết riêng
• A là số nucleon

Năng lượng liên kết riêng là đại lượng đặc trưng cho độ bền vững của hạt nhân, năng lượng liên kết riêng càng lớn thì hạt nhân càng bền vững và ngược lại.

>>> Xem thêm: Năng lượng liên kết riêng của một hạt nhân được tính bằng

3. Ví dụ minh họa

Ví dụ: Hãy tìm độ hụt khối, năng lượng liên kết và năng lượng liên kết riêng của các hạt nhân:

a) ¹⁷₈O có khối lượng m_O = 16,9904 u

b) ¹⁰₄Be có khối lượng m_Be = 10,01134u.

c) ²¹⁰₈₄Po có khối lượng m_Po = 210,0125 u.

Biết m_P = 1,0073 u và m_N = 1,0087 u.

Lời giải:

 a. Hạt nhân ¹⁷₈O có:

• Số hiệu nguyên tử Z = 8
• m_O = 16,9904 u

Độ hụt khối hạt nhân ¹⁷₈O là

∆m_O = [Zm_p + (A – Z).m_N] – m_O

= [8.1,0073 + (17 – 8).1,0087] – 16,9904 = 0,1463 u

Năng lượng liên kết của hạt nhân W_ℓk = Δm.c²

Thay số: W_ℓk = 0,1463(uc²) = 0,1463.931,5 (MeV) = 136,27845 (MeV

Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân: ε=Wlk/A

Thay số: ε= 136,27845/17=8,0164(MeV)

b. Hạt nhân ¹⁰₄Be

• Số hiệu nguyên tử Z = 4
• m_Be = 10,01134u.

Độ hụt khối:

∆m_Be = [Zm_p + (A – Z).m_N] – m_Be

= [4.1,0073 + (10 – 4).1,0087] – 10,01134 = 0,07006 u

Năng lượng liên kết của hạt nhân Wℓk = Δm.c²

Thay số: W_ℓk = 0,07006(uc²) = 0,07006.931,5 (MeV) = 65,26089 (MeV)

Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân: ε=W_lk/A

Thay số: ε =65,26089/10=6,526089(MeV)

c. Hạt nhân ²¹⁰₈₄Po

• Số hiệu nguyên tử Z = 84
• m_Po = 210,0125 u

∆m_Po = [Zm_p + (A – Z).m_N] – m_Po

= [84.1,0073 + (210 – 84).1,0087] – 210,0125 = 1,6969 u

Năng lượng liên kết của hạt nhân W_ℓk = Δm.c²

Thay số: Wℓk = 1,6969(uc²) = 1,6969.931,5 (MeV) = 57470,66235 (MeV)

Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân: ε=W_lk/A

Thay số: ε= 57470,66235/210=273,6698207(MeV)

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

Trên đây Toploigiai vừa giúp bạn trả lời câu hỏi Năng lượng liên kết? Năng lượng liên kết riêng là gì? Ngoài ra, chúng tôi còn nêu ví dụ về năng lượng liên kết và năng lượng liên kết riêng giúp bạn hiểu nội dung bài viết hơn. Hy vọng những kiến thức trên sẽ giúp ích cho bạn. Chúc bạn học tốt!