นิวเคลียร์ฟิสิกส์ตอนที่ 5
พลังงานยึดเหนี่ยวนิวคลีออน (Binding Energy ; B.E. ) เป็นพลังงานที่ต้องใช้ในการแยกนิวเคลียสออกเป็นอนุภาคองค์ประกอบ ( โปรตอนและนิวตรอน ) นิวเคลียสธาตุหนักจะมี B.E. มากกว่านิวเคลียสธาตุเบา B.E มีค่าเท่ากับผลต่างระหว่างมวลของนิวเคลียสกับผลบวกมวลของนิวตรอนและโปรตอนในนิวเคลียสนั้น
เป็นผลรวมมวลของอนุภาคนิวตรอนในหน่วย amu สูตรหา B.E. คือ มวลนิวเคลียส ในหน่วย amu เป็นผลรวมมวลของอนุภาคนิวตรอนในหน่วย amu เป็นผลรวมมวลของอนุภาคโปรตอน ในหน่วย amu
จาก มวลพร่อง ดังนั้น หน่วย J
แต่การศึกษาระดับอะตอม เรานิยมใช้มวลในหน่วย u หรือ a. m. u แต่การศึกษาระดับอะตอม เรานิยมใช้มวลในหน่วย u หรือ a.m.u. และใช้พลังงานในหน่วย อิเล็กตรอนโวลท์(eV)
1 U = ? eV จากทฤษฏีสัมพัทธภาพ จูล eV จำ ดังนั้น
มวล 1U ถ้าแทนในสมการ จะได้พลังงาน B.E เท่ากับ 931.5 MeV ดังนั้น ถ้ารู้มวลพร่อง จะหา B.E. ได้อย่างเร็ว โดยนำมวลพร่องในหน่วย U คูณกับ 931.5 MeV
นิวเคลียสขนาดใหญ่ จะมี B.E. มากกว่าขนาดเล็ก พลังงานยึดเหนี่ยวต่อนิวคลีออน จะบอกเสถียรภาพแท้จริง n คือ จำนวนนิวคลีออนในนิวเคลียสนั้น
นิวเคลียสธาตุใดมีพลังงานยึดเหนี่ยวต่อนิวคลีออนน้อย นิวเคลียสจะไม่เสถียรภาพ มันจะปล่อยอนุภาคหรือพลังงานออกมาเป็นรังสี เพื่อปรับเข้าสู่สภาวะเสถียรภาพ ธาตุที่มีพลังงานยึดเหนี่ยวต่อนิวคลีออนมากสุดคือ
ตัวอย่าง จงหาพลังงานยึดเหนี่ยวต่อนิวคลีออนของ กำหนด มวลอะตอมคาร์บอน มวลไฮโดรเจนอะตอม มวล มวล กำหนด 1 U = 931.5 MeV
หามวลพร่อง มวลนิวเคลียสของคาร์บอน-12 ผลรวมมวลของโปรตอนและนิวตรอนในนิวเคลียสคาร์บอน-12
หา M (มวลนิวเคลียสคาร์บอน-12 ) มีอิเล็กตรอน 6 ตัว อะตอม มวลนิวเลียสคาร์บอน-12 จึงเท่ากับ มวลทั้งอะตอม ลบ มวลของอิเล็กตรอน 6 ตัว
หาผลรวมมวลโปรตอนและนิวตรอนในนิวเคลียสคาร์บอน-12 มี p และ n อย่างละ 6 ตัว นิวเคลียส
ดังนั้น มวลพร่อง เท่ากับ สรุปว่า พลังงานยึดเหนี่ยวทั้งหมด 92.16 MeV พลังงานยึดเหนี่ยวต่อนิวคลีออน ตอบ
ตัวอย่าง จงหาพลังงานยึดเหนี่ยวต่อนิวคลีออนของ กำหนด มวลอะตอมของ มวลอะตอม มวล มวล
เฉลย หาเอง
จบตอน 5 โปรดทบทวนและศึกษาต่อ ตอนที่ 6