AQA A-Level 物理学/结合能

关键概念

如果要将原子核分离成单个核子，则必须克服将核子结合在一起的强力的作用，因此必须做功。原子核的结合能是将原子核分离成其组成中子与质子所必须做的功。

当原子核由核子形成时，会释放能量，因为强力通过将核子拉在一起而做功。

当核子从原子核中分离出来时，能量被用来打破强力。

然而，由于阿尔伯特·爱因斯坦证明了物体在获得能量时质量增加，而在失去能量时质量减少，因此原子核的质量小于分离的核子的质量。这是因为当核子形成原子核时会释放能量，所以质量会减少。这种分离的核子的质量与原子核的质量之间的差异称为质量亏损。

您可以使用质量亏损来计算原子核从分离的核子形成时释放的能量，即其结合能。

原子核的结合能 = (△m)(c²)

在计算质量亏损 (△m) 时，您将从核子的组合质量中减去原子核的质量。

为了计算质量亏损，您需要原子核的质量 (M_NUC)，质子的质量 (m_p)，中子的质量 (m_n) 以及质子的数量 (Z) 和中子的数量 (A-Z，其中 A 代表原子序数，即所有核子)。(记住，电子在这个计算中没有任何作用，因为我们只涉及原子的原子核。)

m_p = 1.67(3)x10^-27 kg

m_n = 1.67(5)x10^-27 kg

因此，质量亏损的一般公式是

质量亏损，△m = Z(m_p) + (A - Z)(m_n) - M_NUC