Περιεχόμενο
Μια μονάδα ατομικής μάζας ή amu είναι ένα δωδέκατο της μάζας ενός μη συνδεδεμένου ατόμου άνθρακα-12 και χρησιμοποιείται για να εκφράσει τη μάζα ατομικών και υποατομικών σωματιδίων. Το joule είναι η μονάδα ενέργειας στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων. Η κατανόηση της σχέσης μεταξύ της δεσμευτικής ενέργειας και του μαζικού ελαττώματος στην εξίσωση Teorie of Relativity του Albert Einsteins διευκρινίζει τη διαδικασία μετατροπής της amu σε joules. Στην εξίσωση το μαζικό ελάττωμα είναι η "εξαφανιστική" μάζα των πρωτονίων και νετρονίων που μετατρέπεται σε ενέργεια που συγκρατεί τον πυρήνα μαζί.
Μετατροπή 1 amu σε joule
Θυμηθείτε ότι η μάζα ενός πυρήνα είναι πάντα μικρότερη από το άθροισμα των μεμονωμένων μαζών των πρωτονίων και των νετρονίων που το συνθέτουν. Για τον υπολογισμό του μαζικού ελαττώματος χρησιμοποιήστε την πλήρη ακρίβεια των μετρήσεων μάζας, επειδή η διαφορά στη μάζα είναι μικρή σε σύγκριση με τη μάζα του ατόμου. Η στρογγυλοποίηση των μαζών ατόμων και σωματιδίων σε τρία ή τέσσερα σημαντικά ψηφία πριν από τον υπολογισμό θα οδηγήσει σε υπολογισμένο μηδενικό ελάττωμα μάζας.
Μετατρέψτε τη μονάδα ατομικής μάζας (amu) σε χιλιόγραμμα. Θυμηθείτε ότι 1 amu = 1.66053886 * 10 ^ -27 kg.
Γράψτε τον τύπο Einsteins για την ενέργεια δέσμευσης "? E ":? E =? M_c ^ 2, όπου "c " είναι η ταχύτητα του φωτός που είναι ίση με 2.9979_10 ^ 8 m / s. Το "m" είναι το μαζικό ελάττωμα και ισούται με 1 amu σε αυτή την εξήγηση.
Αντικαταστήστε την τιμή 1 amu σε χιλιόγραμμα και την τιμή της ταχύτητας του φωτός στην εξίσωση Einsteins. Ε = 1.66053886_10 ^ -2kg (2.9979 * 10 ^ 8m / s) ^ 2.
Χρησιμοποιήστε την αριθμομηχανή σας για να βρείτε το E ακολουθώντας τον τύπο στο Βήμα 4.
Αυτή θα είναι η απάντησή σας σε kg_m ^ 2 / s ^ 2:? E = 1.66053886_10 ^ -27 _8.9874_10 ^ 16 = 1.492393 * 10 ^ -10.
Μετατροπή 1.4923933_10 ^ -10 kg_m ^ 2 / s ^ 2 σε joules "J " Γνωρίζοντας ότι 1 kg_m ^ 2 / s ^ 2 = 1 J, η απάντηση θα είναι 1 amu = 1.4923933_10 ^ -10 J.
Παράδειγμα υπολογισμού
Μετατροπή του μαζικού ελαττώματος (amu) του λιθίου-7 σε joules "J ". Η πυρηνική μάζα του λιθίου-7 ισούται με 7,014353 amu. Ο αριθμός νουκλεονίου λιθίου είναι 7 (τρία πρωτόνια και τέσσερα νετρόνια).
Αναζητήστε τις μάζες των πρωτονίων και των νετρονίων (η μάζα ενός πρωτονίου είναι 1.007276 amu, η μάζα του νετρονίου είναι 1.008665 amu) προσθέτοντάς τα μαζί για να πάρουν τη συνολική μάζα: (3_1.007276) + (4_1.008665). Το αποτέλεσμα είναι 7.056488 amu. Τώρα, για να βρείτε το μαζικό ελάττωμα, αφαιρέστε την πυρηνική μάζα από τη συνολική μάζα: 7.056488 - 7.014353 = 0.042135 amu.
Μετατρέψτε το amu σε χιλιόγραμμα (1 amu = 1.6606_10 ^ -27 kg) πολλαπλασιάζοντας το 0.042135 κατά 1.6606_10 ^ -27. Το αποτέλεσμα θα είναι 0.0699693_10 ^ -27 kg. Χρησιμοποιώντας τον τύπο Einsteins της ισοδυναμίας μάζας ενέργειας (α E = m m_c ^ 2) αντικαταστήστε τις τιμές του μαζικού ελαττώματος σε χιλιόγραμμα και την τιμή της ταχύτητας του φωτός "c " σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο για να βρείτε ενέργεια "E ". Ε = 0.0699693_10 ^ -27 (2.9979_10 ^ 8) ^ = 6.28842395_ 10 ^ -12kg * m ^ 2 / s ^ 2. Αυτή θα είναι η απάντησή σας στα joules "J ".