特征,归纳以下四种计算途径。
1.根据质量亏损计算核能
方法一:用质能方程ΔE=Δmc2计算核能,其中Δm的单位取千克,ΔE的单位是焦耳。
方法二:根据1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV能量,用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV,即ΔE=Δm×931.5 MeV。
其中Δm的单位是u,ΔE的单位是MeV。
2.根据平均结合能计算核能
原子核的结合能=核子的平均结合能×核子数。核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差,就是该次核反应所释放(或吸收)的核能。
3.根据能量守恒和动量守恒来计算核能
参与核反应的粒子所组成的系统,在核反应过程中的动量和能量是守恒的,因此,在题设条件中没有涉及到质量亏损,或者核反应所释放的核能全部转化为生成的新粒子的动能而无光子辐射的情况下,从动量和能量守恒可以计算出核反应释放或吸收的能量。
4.根据阿伏加德罗常数计算核能
若已知微观数目的原子核发生核反应释放的能量,要计算具有宏观质量的物质中所有原子核都发生核反应所放出的总能量,应用阿伏加德罗常数计算核能较为简便。
[例2] 氚核和氦核发生聚变生成锂核,反应方程为H+He→Li,已知各核的平均结合能分别为H:1.112 MeV、He:7.075 MeV、Li:5.603 MeV,试求此核反应过程中释放的核能。
[解析] H和He分解成核子需提供能量,核子结合成Li时释放能量,则此核反应过程中释放的核能为二者之差。
H和 He分解成7个核子所需的能量为
E1=3×1.112 MeV+4×7.075 MeV=31.636 MeV
7个核子结合成Li释放的能量为
E2=7×5.603 MeV=39.221 MeV
所以此核反应过程中释放的核能为
ΔE=E2-E1=39.221 MeV-31.636 MeV
=7.585 MeV。
[答案] 7.585 MeV
专题三 半衰期的计算与应用 1.半衰期T