Re: [問題] 核分裂和核融合所產生能量的來源
要來探討核融合以及核分裂反應 就要先探討原子核是如何組成的
原子核的組成是由質子與中子所組成
質子帶正電 中子不帶電
而靜電力是以反平方作用力的形式存在
因而 在原子核內 10^-15m 不到的範圍內
兩個帶電粒子的排斥力相當強大 這也就說明原子核不能存在
但實際上原子核是存在的
原因是有更大的力量抓住質子 使其穩定而產生原子核
那個力量超越電磁力 (重力太小，不考慮)
因為力量很強，所以叫"強作用力(Strong Force)"
其作用力道很強大 但是作用範圍很短 只有在原子核範圍內有力的作用
超出這個範圍 就幾乎沒有強作用力的作用了
強作用力來自於中子 一個中子可以抓住幾個質子(詳細幾個我忘了)
使其能夠抵抗質子與質子間的靜電排斥力
而
若是原子序越大，也就是內部所含的質子越多
靜電排斥力的增長是累加的
但是中子的強作用力卻只能抓住鄰近的幾個質子
因而 原子序越大的原子核內 就有非常多的中子
因為原子核越大 中子的需求越高
因而原子序越大的原子核 他的束縛力道就相形之下不太夠 因此比較不穩定
在束縛能的排列上 鐵元素的束縛能是最高的(也就是你所謂的位能最低)
所以
原子序在鐵之前的物質 傾向於結合(因為物質傾向於釋放位能 處於位能低的地方)
反之
原子序高於鐵的超鐵元素 則傾向於分裂(ex: U-235)
而反應前後所釋放出的能量 則來自於質量的減少
這樣說
如果若是核分裂反應方程式 (忽略射線問題 以及電荷守恆)
A + n → B + C + energy
這個反應會發生的前提 是在於B跟C比較穩定 也就是束縛力大
所以 從左式到右式是從能量高到能量低 這就是不安定與安定
但是 從左式到右式 質量不守恒 m_A + m_n > m_B + m_C
多了energy那項之後 質能便可以守恆
這就是我們使用的能量
核融合原理一樣 請自行查閱
氫核融合淨反應式:
p + p → He + energy
m_p + m_p > m_He
因而損失質量放出能量
※ 引述《kenny2963 (與風吹拂)》之銘言：
: 書上常常說核分裂或核融合都是利用反應前後
: 原子中單位核子束縛能不同所釋放的能量。
: 核子束縛能小→核子束縛能大+能量
: 但是，核子的束縛能是由其中粒子損失質量後產生
: ，變成結合核子使其束縛在一起的能量。
: 那樣的話 ，不就代表在原子中的能量是不變的。
: 也就是當束縛能小的時候，損失少一點質量來結合成原子。
: 當束縛能大的時候，就損失多一點質量結合成原子。
: 如果照這種想法，不論核分裂或核融合都不該產生額外可使用
: 的能量才對，因為所有能量增加或減少都在原子中，反應前後
: 原子雖質量不同，但前後總能量應該相同才對。
: 這樣的話，實際反應產生的能量又是哪裡來的??
: 我哪個部分理解不對嗎??
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◆ From: 140.115.31.248
推
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※ 編輯: nightkid 來自: 140.115.31.248 (11/03 16:31)
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我覺得同學你可能想太多了
你看初始狀態跟末狀態就好了
以核融合為例
H + H → He
初始狀態總質能: E_i = 2*(m_p)c^2
末狀態總質能: E_f = (m_He)c^2
因為 E_i > E_f
所以釋放能量
另外 這個已經包含你所謂的增加束縛能等等的過程了
※ 編輯: nightkid 來自: 140.115.31.248 (11/03 16:41)
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