BL2.ru

Ядерные реакции онлайн: найти частицу, энергия реакции и энергия связи

Запишите реакцию, поставив «?» вместо неизвестной частицы, — калькулятор найдёт её по законам сохранения массового числа и заряда и посчитает энергию реакции по массам изотопов. Во вкладке «Энергия связи» — дефект масс, энергия связи и удельная энергия связи ядра.

Рассчитать

Законы сохранения в ядерных реакциях

В любой ядерной реакции сохраняются массовое число A (число нуклонов) и заряд Z. Поэтому неизвестную частицу находят вычитанием: например, в опыте Резерфорда ¹⁴₇N + ⁴₂He → ? + ¹₁p получаем A = 14 + 4 − 1 = 17, Z = 7 + 2 − 1 = 8 — это кислород-17.

  • α-распад: ядро испускает ⁴₂He, A уменьшается на 4, Z — на 2.
  • β⁻-распад: нейтрон превращается в протон, вылетают электрон и антинейтрино; A не меняется, Z увеличивается на 1.
  • β⁺-распад: Z уменьшается на 1, вылетают позитрон и нейтрино.
  • γ-излучение: A и Z не меняются.

Энергия ядерной реакции

Энергетический выход Q = (Σm до − Σm после)·c². Если массы в атомных единицах, удобно Q = Δm · 931,5 МэВ. Q > 0 — энергия выделяется (деление, синтез, радиоактивный распад), Q < 0 — поглощается: реакция идёт только при достаточной энергии налетающей частицы. 1 МэВ = 1,602·10⁻¹³ Дж.

Калькулятор считает по массам ядер (масса атома минус массы электронов), поэтому β-распады и реакции с позитронами получаются без отдельных поправок. Массы изотопов — из таблицы AME2020.

Дефект масс и энергия связи

Масса ядра меньше суммы масс его протонов и нейтронов. Разность Δm = Z·mₚ + N·mₙ − Mя — дефект масс, а E_св = Δm·c² — энергия связи: столько нужно затратить, чтобы разделить ядро на нуклоны. Удельная энергия связи ε = E_св / A максимальна (≈ 8,8 МэВ) у ядер около железа и никеля — поэтому энергию дают и синтез лёгких ядер, и деление тяжёлых.

Частые вопросы

Как найти неизвестную частицу в ядерной реакции?
По законам сохранения: сумма массовых чисел и сумма зарядов слева и справа равны. Найдите A и Z неизвестной вычитанием, а по Z — элемент в таблице Менделеева. Поставьте в калькуляторе «?» вместо частицы.
Как посчитать энергетический выход реакции?
Сложите массы частиц до и после реакции, найдите разность Δm (в а. е. м.) и умножьте на 931,5 МэВ. Положительный результат — энергия выделяется.
Что такое дефект масс?
Разность между суммой масс свободных протонов и нейтронов и массой ядра: Δm = Z·mₚ + N·mₙ − Mя. Эта масса «превратилась» в энергию связи E = Δm·c².
Сколько энергии выделяется при делении урана-235?
Около 200 МэВ на одно ядро в среднем; для конкретного канала U-235 + n → Ba-141 + Kr-92 + 3n калькулятор даёт ≈ 173 МэВ (остальное уносят продукты дальнейших распадов).
Как записать ядро в калькуляторе?
Символ элемента и массовое число: U-235, U235 или 235U, можно с индексами ²³⁵₉₂U. Частицы: n, p, d, t, α, e- (электрон), e+ (позитрон), γ, ν.