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核裂变能量的来源?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2021-06-03 09:33:06

核裂变能量的来源?这些都是非常复杂的答案,却可以很简单地解释。例如,钚239的原子量为239.0521634,略大于每核子1个单位。当它裂变时,它分裂成更小的原子,比如氙135或锆。氙-135的相对原子质量为134.907227,锆-90的相对原子质量为89.9047044,两者都略小于每核子1个单位。这种质量上的差异就是能量的来源。尽管这些差异很小,但当乘以光速的平方时,它们就变成了巨大的能量。

同样的,如果你看氢的原子量,和氦的比较,你会看到一个更大的差异,每个核子的质量,这就是为什么核聚变反应比核裂变反应更有能量。如果你绘制一张所有元素每个核子的原子量图表,你会看到从氢到铁的原子量急剧下降,而从铁的原子量缓慢上升。这表明当原子分裂或融合时,能量最大的地方。除了铁以外的任何物质理论上都有势能,如果你把它熔合或分裂成每个核子质量更低的物质,它就能被释放出来。

核裂变能量的来源?

相似的电荷互相排斥。可裂变原子的大原子核包含许多质子,这些质子都带正电荷,彼此非常接近。这些电荷之间的力与它们之间的距离成反比,它们非常靠近。这代表很大的力。例如,铀是第92号元素,所以有92个质子相互推动,挤压着彼此。

原子核之所以聚在一起是因为强大的力,而这种力只在非常小的距离处起作用。裂变发生的原因是可裂变原子非常不稳定——这意味着只需要一点活化能就足以颠覆原子核,使一些质子能够克服这种强大的力量。一旦发生这种情况,库仑力(正电斥力)就会起作用,把原子核的两半猛烈地分开。(例如,46个质子推动另外46个质子。)大多数中子仍然附着在两个子核上,但平均有3个中子也被释放。这些核可能继续与其他铀核相撞,产生连锁反应。

当然,中子携带一些能量,但能量的来源(大约231电子伏)是两个子核的电斥力。你可以把它想象成一个弹簧,当铀原子核在一起时,弹簧被压缩,当子核变成两个陌生人时,弹簧就被释放了。

我应该提一下,铀原子核的重量略大于裂变产物。静止质量的差异是由于原子核分裂时释放的束缚能。它可以用著名的质能等价方程E=M*C^2来计算。这里省略单位。E是能量,M是质量,C是光速(或者更准确地说是因果关系)。在这个宇宙中是一个非常特殊的常数。

为什么不同元素的质量不同?如果你看看核裂变能量的来源这个问题的其他答案,你会得到各种各样的解释,不是所有的都一样。它们都在不同程度上发挥了一定的作用,但我觉得很多解释都是循环的。有结合能是因为我们需要解释质量的不同还是因为结合能而有质量的不同?就我个人而言,我认为大部分的量子力学都遭受着同样的循环重述。它并没有真正解释为什么任何事物都是这样的,它只是提供了一个框架来描述观察到的东西,并预测给定一系列环境下会发生什么。
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