Co to jest energia wiążąca energię jądrową?
Jądro atomu jest jego rdzeniem centralnym, który składa się z jednego lub więcej protonów, a także, z wyjątkiem najlżejszej formy wodoru, również neutronów. Neutron nie ma ładunku, ale coś powstrzymuje go przed zsunięciem się z jądra. Ponadto każdy proton w jądrze jest naładowany dodatnio; powinni się odpychać, opróżniając jądro - zapobiega temu także pewna ilość energii. Z definicji energia utrzymująca wszystkie te cząsteczki w jądrze jest „energią wiązania jądrowego”. Ponieważ Einstein odkrył matematyczny związek, który utożsamia materię z energią - E = mc 2 , gdzie E jest energią, m jest masą, a c jest prędkość światła - energię wiązania jądrowego można obliczyć ze względną łatwością.
Masa w jądrze pochodzi z dwóch źródeł. Jedną z nich jest masa, jaką każda cząstka zawierałaby, gdyby była izolowana, wolna od ładunku lub interakcji grawitacyjnych. Drugim źródłem masy jest wzrost bezpośrednio związany z energią wiązania jądrowego. Te dwa źródła powodują powstanie równania m (t) = m (fp) + m (nbf) , gdzie „t” oznacza sumę, „fp” oznacza cząsteczkę swobodną, a „nbf” oznacza siłę wiązania jądrowego. Ponieważ nie ma czegoś takiego jak energia ujemna, masa przypisywana atomowej energii wiązania musi być dodatnia, a energia całego jądra większa niż suma jego neutronów i protonów.
Wstawiając tę formę masy do pierwotnego równania, całkowita energia jądra wynosi E (t) = m (t) c 2 . Pełne rozwinięcie tego równania daje E (t) = (m (fp) + m (nbf) ) c 2 . Pomnożenie tego daje E (t) = m (fp) c 2 + m (nbf) c 2 . Teraz, jeśli energia przypisywana do izolowanych pojedynczych cząstek zostanie odjęta, równanie to zmniejsza się do E (t) - E (fp) = EE = m (nbf) c 2 , gdzie EE jest wzrostem energii powyżej energii swobodnych cząstek - energia wiązania nuklearnego.
Rozszczepienie jądrowe lub rozszczepienie jądra atomowego w celu wytworzenia mniejszych atomów, z których każdy ma własną energię wiązania, ma szczególne znaczenie dla projektowania i działania elektrowni. Energia wiązania uzyskanych atomów, odjęta od energii wiązania atomów wyjściowych, daje uzysk netto, który jest zastosowany konstruktywnie lub destrukcyjnie. Konstruktywne wykorzystanie tej energii jądrowej obejmuje wytwarzanie energii elektrycznej, mierząc prawie jedną piątą całej energii elektrycznej w Stanach Zjednoczonych i ponad trzy czwarte mocy zużywanej we Francji.