Masveida defekts pret saistīšanas enerģiju
Masas defekts un saistošā enerģija ir divi jēdzieni, ar kuriem saskaras, pētot tādas jomas kā atomu struktūra, kodolfizika, militārie pielietojumi un matērijas viļņu daļiņu dualitāte. Ir ļoti svarīgi skaidri saprast šos jēdzienus, lai izmantotu to īpašības un izceltos šādās jomās. Šajā rakstā mēs apspriedīsim, kas ir masas defekts un saistīšanas enerģija, to pielietojums, masas defekta un saistīšanas enerģijas definīcijas, to līdzības un visbeidzot atšķirības starp masas defektu un saistīšanas enerģiju.
Kas ir masveida defekts?
Sistēmas masas defekts ir sistēmas izmērītās masas atšķirība no aprēķinātās sistēmas masas. Šādi notikumi notiek kodolreakcijās. Piemēram, kodolreakcija, kas notiek saulē, ir šāds notikums. Četri ūdeņraža kodoli saplūst, veidojot hēlija kodolu. Šis process ir pazīstams kā kodolsintēze. Šajā procesā četru ūdeņraža kodolu kopējā izmērītā masa ir lielāka par produktu kopējo masu. Trūkstošā masa tiek pārvērsta enerģijā. Vispirms ir jāsaprot enerģija – matērijas masu dualitāte, lai pareizi saprastu šo jēdzienu. Relativitātes teorija kopā ar kvantu mehāniku parādīja, ka enerģija un masa ir savstarpēji aizvietojamas. Tas rada Visuma enerģiju - masu saglabāšanos. Tomēr, ja kodolsintēze vai kodola skaldīšana netiek parādīta, var uzskatīt, ka sistēmas enerģija tiek saglabāta. Albertam Einšteinam 1905. gadā postulējot relativitātes teoriju, gandrīz viss klasiskais sabruka. Viņš turpināja parādīt, ka viļņi dažreiz izturējās kā daļiņas un daļiņas kā viļņi. To sauca par viļņu daļiņu dualitāti. Tas noveda pie unisona starp masu un enerģiju. Abi šie daudzumi ir divas matērijas formas. Slavenais vienādojums E=mc2 sniedz mums enerģijas daudzumu, ko var iegūt no m masas daudzuma.
Kas ir saistošā enerģija?
Saistošā enerģija ir enerģija, kas tiek atbrīvota, kad sistēma pāriet no nesaistītas situācijas uz saistīto situāciju. Aplūkojot sistēmu, tas ir enerģijas zudums. Tomēr saistošās enerģijas vienošanās ir uztvert to kā pozitīvu. Galīgās sistēmas kopējā potenciālā enerģija vienmēr ir zemāka par sākotnējo sistēmu, kad sistēma pāriet uz saistīto stāvokli. Savukārt šī saistīšanas enerģija ir nepieciešama, lai pārtrauktu sistēmas saistīšanu. Kodolreakcijās šī saistīšanas enerģija nāk masas defekta veidā. Jo augstāka ir sistēmas saistīšanas enerģija, jo sistēma ir stabilāka. Saites veidošanās vienmēr ir eksotermiska reakcija, savukārt saites pārraušana vienmēr ir endotermiska. Molekulāru un starpmolekulāro saišu veidošanai saistīšanas enerģija tiek atbrīvota siltuma vai elektromagnētiskā starojuma veidā.
Kāda ir atšķirība starp masas defektu un saistīšanas enerģiju?
• Masas defekts ir starpība starp aprēķināto sistēmas masu un izmērīto sistēmas masu, savukārt saistīšanas enerģija ir kopējā enerģijas starpība starp sākotnējo sistēmu un saistīto sistēmu.
• Kodolreakcijās saistīšanas enerģija atbilst sistēmas masas defektam.
