Wat is nucleaire bindende energie?
De kern van een atoom is de centrale kern, die bestaat uit een of meer protonen en, met uitzondering van alleen de lichtste vorm van waterstof, neutronen. Er is geen lading voor een neutron, maar iets voorkomt dat ze niet uit de kern glijden. Bovendien is elk proton in de kern positief geladen; Ze moeten elkaar afstoten, de kern leegmaken - sommige energie voorkomt dit ook. Per definitie is de energie die al deze deeltjes in de kern behouden de "nucleaire bindende energie". Aangezien Einstein de wiskundige relatie heeft ontdekt die materie gelijkstelt aan energie - e = mc
massa binnen de kern komt uit twee bronnen. Een daarvan is de massa die elk deeltje zou bevatten als deze werd geïsoleerd, vrij van lading- of zwaartekrachtinteracties. De tweede massabron is de toename rechtstreeks bijVerwijderbaar voor de nucleaire bindingsenergie. Deze twee bronnen geven aanleiding tot de vergelijking m (t) = m (fp) + m (nbf) , waarbij "t" staat voor totaal, "fp" staat voor vrij deeltje en "nbf" staat voor nucleaire bindingskracht. Aangezien er niet zoiets bestaat als negatieve energie, moet de massa die toe te schrijven is aan de nucleaire bindende energie positief zijn en de energie van een totale kern, groter dan de som van zijn neutronen en zijn protonen.
Het invoegen van deze vorm van de massa in de oorspronkelijke vergelijking, de totale energie van een kern is e (t) = m (t) c 2 . Het volledig uitbreiden van deze vergelijking geeft e (t) = (m (fp) + m (nbf) ) c 2 . Dit vermenigvuldigen geeft E (t) = M (fp) c 2 + m (nbf) c 2 . Nu, als de energie kan worden toegeschreven aan geïsoleerde individuele deeltjes, wordt afgetrokken,Die vergelijking vermindert tot e (t) - e (fp) = ΔE = m (nbf) c 2 , waarbij ΔE de toename is van energie boven die van vrije deeltjes - de nucleaire bindingsenergie.
Nucleaire splijting, of het splitsen van de atoomkern om kleinere atomen te produceren, die elk zijn eigen bindende energie hebben, is van bijzonder belang voor het ontwerp en de werking van energiecentrales. De bindende energie van de resulterende atomen, afgetrokken van de bindende energie van de startatomen, geeft de netto opbrengst die constructief of destructief wordt toegepast. Constructief gebruik van deze kernenergie omvat de productie van elektriciteit, het meten van bijna een vijfde van alle elektrische stroom in de Verenigde Staten en meer dan driekwart van het vermogen dat in Frankrijk wordt gebruikt.