Defekt mase

Jedna od mogućih nuklearnih fisijskih lančanih reakcija: 1. atom uranija-235 hvata spori neutron i raspada se na dva nova atoma (fisioni fragmenti – barij-141 i kripton-92), oslobađajući 3 nova neutrona i ogromnu količinu energije vezanja (200 MeV), što predstavlja u ovom slučaju defekt mase. 2. jedan od tih neutrona bude uhvaćen od atoma uranija-238 i ne nastavlja reakciju. Drugi neutron napušta sustav bez da bude uhvaćen. Ipak, jedan od neutrona se sudara s novim atomom uranija-235, koji se raspada na dva nova atoma (fisioni fragmenti), oslobađajući 3 nova neutrona i ogromnu količinu energije vezanja (200 MeV), što je opet defekt mase. 3. dva se neutrona sudaraju s dva atoma uranija-235 i svaki se raspada i nastavlja reakciju.

Nuklearna reakcija u kojoj deuterij bombardira litij-6, a nastaju dvije alfa-čestice (protoni su prestavljeni crvenim kuglicama, a neutroni plavim kuglicama). Količina energije koja je oslobođena iznosi 22,4 MeV (defekt mase).

Nuklearna energija vezanja po nukleonu za neke izotope.

Defekt mase ili gubitak mase je gubitak mase prilikom prelaska sustava u niže energetsko stanje zbog emisije energije iz sustava. Defekt mase u skladu je s Einsteinovim zakonom o ekvivalentnosti mase i energije (1905.):

$E=m\cdot c^{2}$

pri čemu je:

• E = energija jednakovrijedna (ekvivalentna) masi (u džulima)
• m = masa (u kilogramima), i
• c = brzina svjetlosti u vakuumu (u metrima po sekundi).

Iako je defekt mase općenita pojava kod svih izmjena energije, tim se pojmom obično označuje manjak mase atoma prema ukupnoj masi u njemu sadržanih nezavisnih protona, neutrona i elektrona; taj manjak potječe od gubitka energije potrebne za međusobno vezanje nukleona u atomskoj jezgri, a iznosi približno do 1% mase atoma. Kako je nuklearna energija vezanja po jednom nukleonu različita za pojedine jezgre, pri pretvorbi kemijskih elemenata potrebno je dovesti energiju izvana, ali i osloboditi energiju iz jezgre, ovisno o vrsti atoma. Energija vezanja po nukleonu raste, uz kolebanja, od deuterija do jezgara relativne atomske mase oko 60, a zatim dalje opada kod težih elemenata. Zbog toga je moguće dobiti energiju pri razbijanju najtežih elemenata (nuklearna fisija), a također i pri spajanju najlakših elemenata (nuklearna fuzija). Budući da je defekt mase posljedica emisije energije iz sustava, povratak u početno stanje moguć je samo ako sustav apsorbira istu količinu energije.

Na primjer relativna atomska masa deuterija (2,01410 u ili unificirane jedinice atomske mase) manja je od zbroja masa protona (1,00728 u), neutrona (1,00866 u) i elektrona (0,00055 u) za 0,00238 u. Kako je (prema Einsteinovoj jednadžbi) unificirana atomska jedinica mase jednakovrijedna (ekvivalentna) 931,16 MeV, prilikom vezanja sporih neutrona s vodikom u deuterij emitira se u obliku gama zračenja energija od 2,225 MeV (= 0,00239 × 931,16 MeV). Mjerenja na obrnutom procesu, apsorpciji gama zračenja u deuteriju, pokazuju da se i za razbijanje deuterija utroši 2,225 MeV od apsorbirane energije. Iste pojave u zamršenijem obliku postoje i u složenijim atomima.

Povezani članci

• Nuklearna reakcija
• Nuklearna energija
• Nuklearna energija vezanja

Izvori

HE

Dio sadržaja ove stranice preuzet je iz mrežnog izdanja Hrvatske enciklopedije i nije slobodan za daljnju upotrebu pod uvjetima Wikipedijine licencije o sadržaju. Uvjete upotrebe uz dano nam pojašnjenje pogledajte na stranici Leksikografskog zavoda