Was ist nukleare Bindungsenergie?
Der Kern eines Atoms ist sein zentraler Kern, der aus einem oder mehreren Protonen und mit Ausnahme der leichtesten Form von Wasserstoff auch aus Neutronen besteht. Es gibt keine Ladung für ein Neutron, aber etwas hält sie davon ab, aus dem Kern herauszurutschen. Außerdem ist jedes Proton im Kern positiv geladen. sie sollten sich gegenseitig abstoßen und den Kern leeren - etwas Energie verhindert dies ebenfalls. Per Definition ist die Energie, die all diese Teilchen im Kern hält, die „Kernbindungsenergie“. Seit Einstein die mathematische Beziehung entdeckt hat, die Materie mit Energie gleichsetzt - E = mc 2 , wobei E die Energie ist, m die Masse ist und c ist Lichtgeschwindigkeit - Die Kernbindungsenergie kann relativ einfach berechnet werden.
Masse im Kern kommt aus zwei Quellen. Eine ist die Masse, die jedes Teilchen enthalten würde, wenn es isoliert, frei von Ladung oder Gravitationswechselwirkungen wäre. Die zweite Massenquelle ist der Anstieg, der direkt der nuklearen Bindungsenergie zuzuschreiben ist. Diese beiden Quellen ergeben die Gleichung m (t) = m (fp) + m (nbf) , wobei "t" für total steht, "fp" für freies Teilchen und "nbf" für nukleare Bindungskraft. Da es keine negative Energie gibt, muss die der nuklearen Bindungsenergie zuzuschreibende Masse positiv und die Energie eines Gesamtkerns größer sein als die Summe seiner Neutronen und seiner Protonen.
Wenn man diese Form der Masse in die ursprüngliche Gleichung einfügt, ist die Gesamtenergie eines Kerns E (t) = m (t) c 2 . Wenn Sie diese Gleichung vollständig erweitern, erhalten Sie E (t) = (m (fp) + m (nbf) ) c 2 . Multiplizieren dieses Ergebnisses ergibt E (t) = m (fp) c 2 + m (nbf) c 2 . Wenn nun die Energie, die den einzelnen isolierten Teilchen zuzuschreiben ist, herausgerechnet wird, reduziert sich diese Gleichung auf E (t) - E (fp) = & Dgr; E = m (nbf) c 2 , wobei & Dgr; E die Zunahme der Energie über die von freien Teilchen ist. die nukleare Bindungsenergie.
Die Kernspaltung oder die Spaltung des Atomkerns zu kleineren Atomen mit jeweils eigener Bindungsenergie ist für die Auslegung und den Betrieb von Kraftwerken von besonderer Bedeutung. Die Bindungsenergie der resultierenden Atome, subtrahiert von der Bindungsenergie der Startatome, ergibt die Nettoausbeute, die entweder konstruktiv oder destruktiv angewendet wird. Zu den konstruktiven Verwendungszwecken dieser Kernenergie gehört die Stromerzeugung, die fast ein Fünftel des gesamten Stromverbrauchs in den USA und mehr als drei Viertel des in Frankreich verbrauchten Stroms ausmacht.