Năng lượng liên kết là dạng năng lượng cơ bản trong vật lý hạt nhân. Bài viết sau đây chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu về năng lượng liên kết là gì, công thức, đơn vị như thế nào, từ đó có thể áp dụng vào các dạng bài tập liên quan nhé!
Định nghĩa về năng lượng liên kết là gì
Năng lượng liên kết là khái niệm được dùng để chỉ về một loại năng lượng xuất hiện trong vật lý hạt nhân, cụ thể đó là năng lượng liên kết của hạt nhân.
Theo đó, năng lượng liên kết hạt nhân là nguồn năng lượng được tỏa ra tương ứng với độ hụt khối của hạt nhân. Khi một hạt nhân tạo thành từ các nucleon sẽ cần có một năng lượng Wlk.
Ngược lại, nếu như muốn phá vỡ một hạt nhân thành các nucleon cũng sẽ cần phải tốn một năng lượng là Wlk, lượng năng lượng này được gọi là năng lượng liên kết của các nucleon trong hạt nhân.
Ta có công thức tính năng lượng liên kết của hạt nhân AZX sẽ như sau:
Wlk=Δ.m.c²
Thực hiện thay công thức tính độ hút khối của hạt nhân Δm = Z.mp + N.mn – m vào công thức trên ta sẽ được công thức như sau:
Wlk = ( Z.mp Z.mp + N.mn – m ) . c²
Với công thức này bạn cần phải chú ý đến 2 điều sau đây:
- Trong tất cả các trường hợp, năng lượng liên kết của một hạt nhân sẽ luôn lớn hơn hoặc bằng 0 ( Wlk ≥0)
- Các hạt sơ cấp riêng rẽ như notron, proton hay electron sẽ đều có năng lượng liên kết bằng 0.
Xem thêm: Phản ứng phân hạch là gì? Phương trình, ứng dụng, ví dụ
Năng lượng liên kết riêng của các hạt nhân
Độ bền vững của hạt nhân sẽ không chỉ bị phụ thuộc vào năng lượng liên kết, bên cạnh đó chúng sẽ còn phụ thuộc vào số nuclôn của hạt nhân đó. Năng lượng liên kết riêng được kí hiệu là Wlk/A.
Cho nên ta có định nghĩa về năng lượng liên kết riêng của hạt nhân là thương số giữa năng lượng liên kết Wlk với số nuclôn A. Đây là đại lượng được đặc trưng cho mức độ bền vững của hạt nhân.
Đơn vị của năng lượng liên kết riêng là MeV/nuclôn.
Ví dụ:
Ta có thể thấy năng lượng liên kết riêng càng lớn, đồng nghĩa với hạt nhân sẽ càng được bền vững.
Hạt nhân bền vững có Wlk/A lớn nhất vào cỡ 8,8 MeV/nuclôn, đây là những hạt nhân được nằm ở khoảng giữa của bảng tuần hoàn, tương ứng với 50 < A < 80.
Xem thêm: Phản ứng nhiệt hạch là gì? Ứng dụng, ví dụ phản ứng nhiệt hạch
Ý nghĩa độ lớn của năng lượng liên kết riêng là gì?
Những hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì sẽ càng bền, ngoại trừ các hạt sơ cấp riêng rẽ như: proton, notron hay electron.
Theo chứng minh của các nhà bác học, những hạt nhân ở giữa bảng tuần hoàn nói chung đều sở hữu nguồn năng lượng liên kết riêng lớn hơn so với các năng lượng liên kết riêng của hạt nhân nằm ở đầu và cuối trong bảng tuần hoàn. Cho nên các hạt nhân này sẽ có độ bền lớn hơn.
Hạt nhân bền vững nhất là những hạt nhân có số khối A từ 50 đến 95 với năng lượng liên kết riêng lớn nhất (khoảng 8,8 MeV/nuclôn).
Một số bài tập năng lượng liên kết hạt nhân cơ bản
Câu 1: Chọn đáp án đúng trong số những đáp án sau: Những hạt nhân có độ hụt khối càng lớn thì:
- Các năng lượng liên kết riêng của chúng càng nhỏ.
- Các năng lượng liên kết sẽ càng lớn
- Các năng lượng liên kết sẽ càng nhỏ.
- Các năng lượng liên kết riêng sẽ càng lớn.
=> Đáp án đúng là B
Câu 2: Năng lượng liên kết riêng là dạng năng lượng?
- Là năng lượng được tính cho một nuclôn.
- Là năng lượng tính riêng cho hạt nhân ấy.
- Là năng lượng của một cặp prôtôn-prôton.
- Là năng lượng của một cặp prôtôn-nơtrôn (nơtron).
=> Đáp án đúng là A
Xem thêm: Phóng xạ là gì? Chất phóng xạ là gì? Ứng dụng trong đời sống
Câu 4: Hạt nhân càng bền vững nếu khi có?
- Nếu có năng lượng liên kết riêng càng lớn.
- Nếu có số proton càng lớn.
- Nếu có số nuclôn càng lớn.
- Nếu có năng lượng liên kết càng lớn.
=> Đáp án đúng là: A
Câu 5: Những đại lượng nào sau đây được đặc trưng cho mức độ bền vững của hạt nhân?
- Năng lượng nghỉ
- Độ hụt khối
- Năng lượng liên kết
- Năng lượng liên kết riêng
=> Đáp án đúng là D
Câu 6: Độ bền vững của hạt nhân được phụ thuộc vào yếu tố nào?
- Được phụ thuộc vào khối lượng của hạt nhân.
- Phụ thuộc vào năng lượng của liên kết.
- Phụ thuộc vào độ hụt của khối.
- Phụ thuộc vào tỷ số giữa độ hụt khối và số khối.
=> Đáp án đúng là D
Như vậy bài viết trên đây đã giúp chúng ta hiểu rõ được năng lượng liên kết là gì, cũng như những thông tin chi tiết về năng lượng liên kết hạt nhân. Nếu các bạn thấy bài viết hữu ích hãy chia sẻ và cùng trao đổi thắc mắc ở phần bình luận bên dưới bài viết nhé.
