数值十分巨大,因而物体的能量是十分可观的。
3、核反应中由于质量亏损而释放的能量:△E=△m c2
核子在结合成原子核时出现的质量亏损Δm,正表明它们在互相结合过程中放出了能量
ΔE=Δm·c2
单个的质子、中子的质量已经精确测定。用质谱仪或其他仪器测定某种原子核的质量,与同等数量的质子、中子的质量之和相比较,看一看两条途径得到的质量之差,就能推知原子核的结合能。
说明:
①物体的质量包括静止质量和运动质量,质量亏损指的是静止质量的减少,减少的静止质量转化为和辐射能量有关的运动质量。
②质量亏损并不是这部分质量消失或转变为能量,只是静止质量的减少。
③在核反应中仍然遵守质量守恒定律、能量守恒定律。
④质量只是物体具有能量多少及能量转变多少的一种量度。
中等大小的核的比结合能最大(平均每个核子的质量亏损最大),这些核最稳定。另一方面如果使较重的核分裂成中等大小的核,或者把较小的核合并成中等大小的核,核子的比结合能都会增加,这样可以释放能量供人使用。
第一.核反应过程中:
核子结合成原子核时,新核质量小于核子的质量(质量亏损),同时以g光子形式释放核能;
原子核分解为核子时,需要吸收一定能量,核子的总质量大于原原子核的质量.
第二.核反应过程中,质量亏损时,核子个数不亏损(即质量数守恒),可理解为组成原子核后,核内每个核子仿佛"瘦了"一些.
第三.质量亏损并非质量消失,而是减少的质量Dm以能量形式辐射(动质量),因此质量守恒定律不被破坏.
第四.公式ΔE=Δm·c2 的单位问题
国际单位: Dm用"kg" C用"m/s" ΔE用"J"
常用单位: Dm用"u(原子质量单位)"
1u=1.660566×10-27kg ΔE用"uc2"
1uc2=931MeV
(表示1u 的质量变化相当于931Me V的能量改变)
第五.核反应中释放或吸收的能量比化学反应中释放或吸收的能量大好几个数量级.
根据爱因斯坦质能方程自然界中物体的质量和能量间存在着一定对应关系:E=mc2,可见物质世界贮藏着巨大能量,问题是如何使贮藏的能量释放出来。人类以前利用的是燃料燃烧时释放的化学能。在发生化学反应时,是原子外层电子的得失,这种情况下人类获取的能量可以说属于原子的"皮能"。在核反应时,可以产生较大一些的质量亏损,从而使人类获得了大得多的能量,这里的变化属于原子核的变化,相应的能量称作原子核能。换句话说,即物体贮藏的能量是巨大的。迄今为止,人类所利用的能量还只是很小的一部分,如果人类在探索中能掌握新的方式,以产生更大的质量亏损,也就必然能够获得更为可观的能量, 这对解决人类的能源危机具有重要意义。