Abbiamo dato una breve nota sul calcolo dell'energia vincolante nel post precedente. Questo post imparerà a conoscere la curva di energia vincolante e le sue caratteristiche.
Una trama può rappresentare l'energia di legame posseduta da qualsiasi sistema particellare. La curva dell'energia di legame illustra i vari segni fisici dell'energia di legame, come la stabilità del nucleo contro la disintegrazione. Nella sezione seguente, il grafico della curva dell'energia di legame, la sua natura e la sua importanza sono ben spiegati.
Curva dell'energia di legame nucleare
La curva dell'energia di legame nucleare è il grafico dell'energia di legame per nucleone Vs. il numero di nucleoni presenti all'interno del nucleo. Questa trama aiuta a descrivere quale nucleo ha la più alta energia di legame e la sua stabilità.
L'energia di legame di un elemento è diversa dall'altro e quindi il loro comportamento, quindi l'energia di legame nucleare spiega come sono diversi l'uno dall'altro. Nella tavola periodica, possiamo osservare un aumento dell'energia di legame per nucleone dall'idrogeno al sodio perché la massa atomica di quegli elementi aumenta linearmente. Questo aumento è dovuto a tutte le forze che agiscono sul nucleo e, inoltre, ogni nucleone è attratto dagli altri nucleoni e quindi forma un legame stretto all'interno del nucleo. In modo che lo sforzo dell'energia di legame aumenti rapidamente.
L'energia di legame dell'idrogeno è zero perché l'idrogeno è costituito da un solo protone nel nucleo; quindi, non ci sarà repulsione elettrostatica offerta per il protone.
La forma della curva dell'energia di legame nucleare prevede due conseguenze principali, come
- Stabilità dei nuclei atomici: il picco della curva indica che il nucleo ha un valore massimo di energia di legame.
- Possibilità di convertire una notevole quantità di massa in energia.
Cos'è la curva di energia vincolante?
Supponiamo di tracciare un grafico dell'energia di legame di diversi sistemi di particelle rispetto a una massa atomica del rispettivo sistema di particelle. In tal caso, otterrai una curva chiamata curva di energia vincolante.
Una curva dell'energia di legame è un altro modo per indicare quanta energia viene rilasciata durante la reazione, poiché alcuni elettroni o nucleoni devono essere smontati dal sistema quando si verifica la reazione.
La curva dell'energia di legame rappresenta solitamente la stabilità del nucleo. Aiuta anche a descrivere il verificarsi di processi di fissione e fusione.
Importanza della curva dell'energia di legame
Poiché sappiamo che l'energia di legame spiega il processo di fissione e fusione, la rappresentazione grafica dell'energia di legame può anche illustrare il processo di fissione e fusione. Insieme a questi, la curva dell'energia di legame spiega anche alcuni concetti avanzati menzionati di seguito.
- Reazione di fissione: l'energia di legame rende conto della stabilità dei nuclei più pesanti che sono un po' meno stabili. Questo concetto porta alla scissione di un nucleo più pesante nei suoi costituenti, in modo che l'energia possa essere rilasciata; questo processo è chiamato reazione di fissione. Questa tecnica è utilizzata nei generatori di energia nucleare.
- Reazione di fusione: dalla curva dell'energia di legame, possiamo scoprire che alcuni elementi più leggeri, come idrogeno ed elio, sono anche un po' meno stabili. Quindi possiamo ottenere la quantità richiesta di rilascio di energia combinando i nuclei più leggeri. Questo processo di fusione di nuclei più leggeri rilasciando una certa quantità di energia è chiamato reazione di fusione.
- Il concetto di reazione di fissione e fusione guidato dalla curva dell'energia di legame stabilisce l'ipotesi relativa alla produzione di energia stellare.
- Le stelle sono costituite da elementi più leggeri, quindi è evidente che le stelle non possono indurre una reazione di fissione. L'unica cosa possibile è la fusione, quindi gli scienziati hanno concluso che le stelle si formano a causa delle reazioni di fusione. La fusione termonucleare è la reazione che è la principale fonte di energia stellare.
- La curva dell'energia di legame illustra anche l'abbondanza di ferro e nichel nel nucleo della terra poiché ferro e nichel sono l'elemento più stabile e sono più strettamente legati al loro nucleo, il che dà l'idea di base dell'abbondanza di ferro e nichel all'interno della nucleo.
- La curva di energia di legame del decadimento gamma aiuta a illustrare il processo di decadimento gamma. I raggi gamma vengono emessi durante il decadimento gamma; ciò si verifica anche dopo altri decadimenti, come alfa e beta decadimento. I raggi gamma vengono prodotti quando il decadimento si verifica allo stato di energia inferiore trasportato dai nuclei figli prodotti durante il decadimento alfa e beta.
- L'energia di legame ha importanza nel prodotto finale delle supernove e nello stadio finale delle stelle che bruciano silicio. Il neutrone all'interno delle stelle è libero di convertirsi in un protone e può rilasciare più energia.
Spiegare la curva dell'energia di legame
La curva dell'energia di legame può essere ben spiegata tracciando il grafico dell'energia di legame media per nucleone Vs. Il numero di massa del nucleo. Controlla il grafico riportato di seguito.
Immagine crediti: Comuni di Wikimedia
- Dal grafico sopra, possiamo osservare dall'idrogeno al sodio e l'energia di legame aumenta bruscamente con la massa atomica. Possiamo osservare il lento aumento della curva dopo A>20.
- Possiamo osservare la ricorrenza dei picchi per i nuclei aventi un numero di massa multiplo di quattro. Questo perché tutti quei nuclei hanno un numero uguale di protoni e neutroni.
- Da A=40 a A=120, la curva diventa quasi piatta e, oltre 120, la curva diminuisce lentamente con un aumento del numero di massa.
- L'energia di legame per nucleone diventa quasi costante e parzialmente indipendente dal numero di massa compreso tra 30
- L'energia di legame per nucleone ha raggiunto il suo picco massimo a A=56, il cui nucleo corrispondente è Ferro-56; è considerato l'elemento più stabile dell'universo.
- Tra la massa numero 40
- Per un numero di massa maggiore A>120, la curva scende lentamente e l'energia di legame media per nucleone è superiore a 7.6 MeV ed è considerata nuclei instabili ed elementi radioattivi.
- La curva dell'energia di legame per nucleone sia per i più pesanti che per i più leggeri i nuclei migliorano la fissione e processo di fusione per formare una reazione stabile.
Domande frequenti
Perché la curva dell'energia di legame diminuisce all'aumentare del numero di massa nei nuclei più pesanti?
All'aumentare del numero di massa, aumenta il numero di protoni e neutroni all'interno del nucleo, il che provoca la destabilizzazione provocando una diminuzione della curva dell'energia di legame.
Quando il numero di protoni aumenta, la forza repulsiva tra le cariche positive aumenta più rapidamente della forte forza di attrazione esercitata tra i nucleoni, l'intervallo di questa forza repulsiva è molto più grande della forza di attrazione; quindi, i protoni sono respinti dal nucleo. Mentre quando il numero di neutroni aumenta, la simmetria del nucleo è disturbata.
Da quale fattore dipende l'energia di legame?
L'energia di legame dipende in gran parte dalla forza della forza nucleare esercitata sul nucleo.
La forza nucleare totale nel nucleo descrive la quantità di energia di legame necessaria per il nucleo. Ad esempio, il caso di un nucleo pesante come l'uranio, che consiste di molte particelle, possiede una maggiore quantità di energia di legame per separare il suo nucleo nei suoi nucleoni costituenti.
In che modo l'energia di legame influenza la stabilità?
L'energia di legame fa scomparire parte della massa, il che incontra un effetto sulla stabilità del nucleo.
Per separare i nucleoni dal loro nucleo, deve essere richiesta un'energia media a causa della differenza nella forza nucleare per i diversi nuclei. L'alta energia è essenziale per tirare i nucleoni se l'energia di legame per nucleone è più che ovvia. Poiché l'elevata energia è entrata in azione per attirare in modo significativo il nucleone, la stabilità sarà elevata.
Quali sono le caratteristiche importanti della curva dell'energia di legame?
Ci sono tre caratteristiche significative che descrivono l'intera azione della curva dell'energia di legame; sono
- L'energia di legame dell'elemento di numero di massa fino a A=30 aumenta a causa dello sforzo di forte forza nucleare nel nucleo.
- L'energia di legame tra la massa numero 30
- Al di sopra di A=120, la rilegatura diminuisce.
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Sono Keerthi K Murthy, ho completato la specializzazione in Fisica, con la specializzazione nel campo della fisica dello stato solido. Ho sempre considerato la fisica come una materia fondamentale e collegata alla nostra vita quotidiana. Essendo uno studente di scienze mi piace esplorare nuove cose in fisica. Come scrittore il mio obiettivo è raggiungere i lettori in modo semplificato attraverso i miei articoli.