Vad är kärnbindande energi?
Kärnan i en atom är dess centrala kärna, som också består av en eller flera protoner och med undantag endast av den lättaste formen av väte, neutroner också. Det finns ingen laddning till en neutron, men något hindrar dem från att glida ut ur kärnan. Dessutom är varje proton i kärnan positivt laddad; De bör avvisa varandra och tömma kärnan - en del energi förhindrar också detta. Per definition är energin som håller alla dessa partiklar i kärnan den "kärnbindande energin." Eftersom Einstein upptäckte det matematiska förhållandet som motsvarar materia med energi - e = mc 2 , där E är energin, är m massan och c är ljusets hastighet - den nukleära bindande energin kan beräknas med relativt enkelhet.
massa inom kärnan kommer från två källor. Den ena är den massa som varje partikel skulle innehålla om den var isolerad, fri från laddning eller gravitationsinteraktioner. Den andra masskällan är ökningen direkt vidTilldelas till den nukleära bindande energin. Dessa två källor ger upphov till ekvationen m (t) = m (fp) + m (NBF) , där "T" står för totalt, "FP" står för fri partikel och "NBF" står för kärnkraft. Eftersom det inte finns något sådant som negativ energi, måste massan som kan hänföras till den nukleära bindande energin vara positiv och energin i en total kärna, större än summan av dess neutroner och dess protoner.
Infoga denna form av massan i den ursprungliga ekvationen, den totala energin i en kärna är E (t) = m (t) c 2 . Att utvidga denna ekvation i sin helhet ger E (t) = (M (FP) + M (NBF) ) C 2 . Att multiplicera detta ger E (t) = m (fp) c 2 + m (NBF) c 2 . Nu, om den energi som kan hänföras till isolerade enskilda partiklar dras ut,Denna ekvation minskar till E (T) - E (FP) = ΔE = M (NBF) C 2 , där ΔE är ökningen av energin ovanför fria partiklar - den kärnbindande energin.
kärnklyvning, eller uppdelningen av atomkärnan för att producera mindre atomer, som var och en har sin egen bindande energi, är särskilt betydelse för utformningen och driften av kraftverk. Den bindande energin hos de resulterande atomerna, subtraherade från den bindande energin i startatomerna, ger nettoutbytet som antingen appliceras konstruktivt eller destruktivt. Konstruktiva användningar av denna kärnenergi inkluderar produktion av el, som mäter nästan en femtedel av all elkraft i USA och mer än tre fjärdedelar av kraften som används i Frankrike.