172
Nüvənin rabitə enerjisi. Aparılan çoxsaylı eksperimentlərdən müəyyən olunmuş-
dur ki, atomun kütləsi onu təşkil edən zərrəciklərin (proton, neytron və elektronların)
sərbəst haldakı kütlələri cəmindən kiçikdir. Buna görə də nüvənin
?????? enerjisi onu
təşkil edən sərbəst nuklonların
?????? enerjisindən ∆?????? = ??????
??????
− ??????
??????
qədər kiçik olmalıdır.
Araşdırmada bunu sübut etdiniz: helium
???????????? nüvəsi üçün ∆?????? = 27,275 MeV alındı.
Lakin bu heç də o demək deyildir ki, nuklonlar nüvəni əmələ gətirdikdə təbiətin fun-
damental qanunu olan enerjinin saxlanması qanunu pozulmuşdur. Ona görə ki, atom
nüvəsini nuklonlara ayırmaq üçün onlar arasındakı güclü nüvə qüvvələrinə qarşı iş
görmək lazımdır – enerji sərf olunmalıdır. Deməli, nuklonların sərbəst haldakı
enerjilərinin cəmi nüvənin enerjisindən böyük olmalıdır ki, onlar birləşib nüvə əmələ
gətirdikdə, yaxud əksinə, nüvəni proton və neytrona ayırdıqda həmin artıq enerjinin
şüalanması baş versin.
Beləliklə, enerjinin saxlanması qanunu təmin olunur!
Nüvəni sərbəst nuklonlara parçalamaq üçün lazım olan minimum enerji
nüvənin rabitə enerjisi adlanır:
??????
= ???????????? + (?????? − ??????)?????? − ?????? ∙ ?????? . (1)
Bilirsiniz ki, (1) düsturunda
orta mötərizədəki ifadə kütlə defekti adlanır.
Kütlə defekti – nüvəni təşkil edən sərbəst nuklonların kütlələri cəmi ilə nüvə
kütləsinin fərqidir:
∆?????? = ???????????? + (?????? − ??????)?????? − ?????? . (2)
Kütlə
atom kütlə vahidi (a.k.v.) ilə ölçüldükdə rabitə enerjisinin MeV-lə ifadə
olunan qiymətini belə yazmaq olar:
??????
= 931,5 ∙ ∆??????. (3)
Əgər (3) düsturuna əsasən nüvənin rabitə enerjisini hesablayıb alınan qiyməti
nuklonların sayına böləriksə, bir nuklona düşən rabitə enerjisini – xüsusi rabitə
enerjisini təyin etmiş olarıq:
ℰ =
??????
??????
=
931,5 ∙ ∆??????
??????
. (4)
Xüsusi rabitə enerjisi müxtəlif nüvələrdə müxtəlif qiymətə malikdir. Xüsusi rabitə
enerjisinin maksimal qiyməti
8,7
-a yaxındır. O, kütlə ədədi 50
60 arasında olan
kimyəvi elementlərə xasdır. Ağır elementlərin xüsusi rabitə enerjisi
8
-dan azdır,
məsələn, təbii uran nüvəsinin xüsusi rabitə enerjisi
≈ 7,6
-dur.
Məsələ 1.
Helium
???????????? nüvəsinin kütləsi
4,002603 a.k.v.-yə bərabərdir (bax:
cədvəl 4.4
).
1 a.k.v. kütlə 931,5 MeV enerjiyə ekvivalent olduğundan helim nüvəsinin enerjisi:
?????? =
4,002603 ∙ 931,5 ?????????????????? = 3728,425 ??????????????????.
Helium
???????????? nüvəsinin enerjisinin onu təşkil edən zərrəciklərin enerjiləri cəminə
bərabər olub-olmadığını təyin edin.
Nəticənin müzakirəsi:
Helium ???????????? atomunun kütləsi ilə onu təşkil edən zərrəciklərinin kütlələri cəmi ara-
sında hansı münasibət mövcuddur?
Apardığınız hesablamalar nüvə və onun nuklonları arasında enerjinin saxlanması qa-
nununun ödənildiyini təsdiq etdimi?
ARAŞDIRMA
1
LAYİHƏ
173
Xüsusi rabitə enerjisi böyük olan nü-
vələr daha dayanıqlı, yüngül və ağır nü-
vələr isə orta kütlə ədədinə malik nü-
vələrə nisbətən az dayanıqlı nüvələrdir.
Bunu xüsusi rabitə enerjisinin kütlə
ədədindən asılılıq qrafikindən də gör-
mək olur
(a)
.
Deməli, xüsusi rabitə
enerjisi – nüvələrin dayanıqlığını xarak-
terizə edən fiziki kəmiyyətdir.
Hansı izotopun xüsusi rabitə enerjisi ən böyükdür?
Məsələ 2.
Xüsusi rabitə enerjisinin kütlə ədədindən asılılıq qrafikinə əsasən
????????????, ????????????, ??????, ????????????,
????????????,
?????? izotoplarını xüsusi rabitə enerjisinin
artma ardıcıllığı ilə sıralayın (bax:
a
).
Nəticənin müzakirəsi:
Hansı izotopun xüsusi rabitə enerjisi ən böyük, hansı – ən kiçikdir?
Xüsusi rabitə enerjisi ən kiçik və ən böyük olan izotopların rabitə enerjilərinin qiymətləri
arasında hansı münasibət var?
Arif və Nəzrin dərsdə müəllimin verdiyi belə bir məsələni müzakirə edirdilər: “
Niyə a
ğır
kimyəvi elementlərin nüvələrində neytronların sayının protonların sayına nisbəti, yüngül
elementlərin nüvələrindəki uyğun nisbətdən böyükdür?”
Arif: –
Mənim fikrimcə, ağır nüvələrdə protonlarla neytronların sayı çox olduğundan onlar
arasındakı nüvə qüvvələri də yüngül nüvələrlə müqayisədə çox böyük olur. Enerjinin saxlanması
qanununa görə, ağır nüvələrdə uyğun nisbət də yüngül nüvələrə nəzərən daha böyük olmalıdır.
Nəzrin: – Düşünürəm ki, nüvədə proton çox olduqda onlar arasında Kulon itələmə qüv-
vələri daha güclü olur. Bu qüvvələri neytrallaşdırmaq üçün daha çox neytron lazımdır ki,
protonlar nüvəni tərk etməsin.
Siz kimin fikri ilə razısınız? Niyə?
№
Suallar
Bilirəm
zəif
orta
yaxşı
1
???????????? ??????
ə ???????????? izotoplarının kütlə defektini təyin edin.
2
???????????? ??????
ə ???????????? izotoplarının rabitə enerjilərini xüsusi rabitə enerjisi-
nin kütlə ədədindən asılılıq qrafikinə əsasən təyin edə bilərsinizmi?
3
Kütlə defekti niyə yaranır? Fikrinizi əsaslandırın.
4
Nüvədəki nuklonların xüsusi rabitə enerjisinin fiziki mənası nədir?
5
Xüsusi rabitə enerjisinin kütlə ədədindən asılılıq
qrafikini izah edin
NƏ ÖYRƏNDİNİZ?
İş vərəqində “Nüvələrin rabitə enerjisi və enerjinin saxlanması qanunu”
mövzusunda esse yazın.
ÖZÜNÜZÜ QİYMƏTLƏNDİRİN
HƏYATLA ƏLAQƏLƏNDİRİN
ARAŞDIRMA
2
TƏTBİQETMƏ
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 A
8
6
4
2
??????
????????????
??????
????????????
????????????
??????
????????????
????????????
??????,
??????????????????
????????????????????????????????????
(a)
LAYİHƏ