Я знаю, что при ядерном синтезе легких элементов и ядерном делении тяжелых элементов результирующие элементы имеют меньшую массу, чем исходные реагирующие элементы (т.е. дефект массы) из-за различий в их энергиях связи на нуклон. Это то, что позволяет им высвобождать энергию.
Теперь, насколько я понял из чтения в Интернете, этот дефект массы возникает из-за сильного ядерного взаимодействия — часть массы нуклонов используется для формирования сильного ядерного взаимодействия, чтобы сохранить ядро неповрежденным.
Итак, если дефект массы по существу равен энергии связи ядра, а эта энергия равна сильному ядерному взаимодействию, удерживающему ядро вместе, почему эта энергия высвобождается в качестве полезной энергии после деления/синтеза? Разве это не та энергия, которая поддерживает целостность ядра? Как он может высвобождаться и при этом покидать ядро под влиянием сильного ядерного взаимодействия?
Вы, кажется, предполагаете, что энергия, необходимая для поддержания «целостности» ядер, пропорциональна количеству нуклонов, которое (примерно) одинаково до и после деления/синтеза.
В общем, физические модели ядра понять непросто. Но так называемая «жидкокапельная модель» дает некоторую интуицию в этом вопросе. https://en.m.wikipedia.org/wiki/Полуэмпирическая_массовая_формула .
В этой модели одним из факторов является то, что площадь поверхности ядер до и после слияния/деления не одинакова . Но это влияет на общую энергию, потому что нуклоны на поверхности «чувствуют» другую связь, чем нуклоны внутри ядра, сравнимую с молекулами в капле воды. Как и в воде, это создает поверхностное натяжение, также называемое поверхностной энергией .
Таким образом, включая многие другие эффекты, модель капли воды довольно хорошо воспроизводит массы атомных ядер.
Ядро удерживает вместе тот факт, что энергия связи отрицательна . Чем отрицательнее энергия связи, тем стабильнее ядро.
В реакциях синтеза или деления конечные ядра более стабильны, чем исходные, и, следовательно, имеют более отрицательную энергию связи. Положительный баланс (отрицательный минус более отрицательный ) освобождается.
Подробности о том, насколько отрицательной является эта энергия, Хармут Браун дал вам некоторые объяснения, которые в основном верны. Но на самом деле все намного сложнее. Эти детали важны для того, чтобы точно рассчитать , сколько энергии высвобождается, но не для того, чтобы ответить на ваш вопрос.
Основная идея заключается в том, что если вы начинаете со слабо связанных ядер (дейтерий и тритий для синтеза против урана или плутония для синтеза) и заканчиваете более сильно связанными (гелий против продуктов деления), высвобождается энергия.
Только 1% массы исходного ядра высвобождается в виде энергии деления, в основном в виде кинетической энергии элементов деления, которые разлетаются со скоростью 3% скорости света.
Остальные дочерние ядра имеют 99% массы исходного ядра, но дочерние ядра все еще не повреждены, что означает, что внутри них все еще существует сильное взаимодействие, которое удерживает их как единое целое.
Пожалуйста, посмотрите этот ответ:
Джон Кастер
Энди
Джон Кастер