A-level 物理（进阶物理）/结合能/解答

1. 氘（氢的一种同位素，带有一个额外的中子）的核质量为 2.01355321270 u。它的结合能是多少？

中子和质子的总质量为 1.00727647 + 1.00866492 = 2.01594139 u

质量亏损 = 2.01594139 - 2.01355321270 = 0.002388178 u = 3.965662187 x 10⁻³⁰ kg

$E=\Delta mc^{2}=3.57\times 10^{-13}{\mbox{ J }}=2.23{\mbox{ MeV}}$

2. 铀-235 的核质量为 235.0439299 u。它包含 92 个质子。它的结合能是多少？

235 - 92 = 143 个中子

重子的总质量为 (92 x 1.00727647) + (143 x 1.00866492) = 236.9085188 u

质量亏损 = 236.9085188 - 235.0439299 = 1.8645889 u = 3.096222181 x 10⁻²⁷ kg

$E=\Delta mc^{2}=2.79\times 10^{-10}{\mbox{ J }}=1.74{\mbox{ GeV}}$

3. 你认为 H-2 和 U-235 将如何在核反应堆中使用？为什么？

H-2 用于实验性聚变反应堆，因为它比铁-56 的原子核小。

U-235 用于裂变反应堆，因为它比铁-56 的原子核大得多。