Nükleer bağlanma enerjisi, atomun çekirdeğini bileşenlerine ayırmak için gereken enerjidir. Bu bileşenler nötron, proton ve nükleondur. Bağ enerjisi genelde pozitif işaretlidir çünkü çoğu çekirdek parçalara ayrılmak için net bir enerjiye ihtiyacı vardır. Bu yüzden, genelde bir atomun çekirdeğinin kütlesi ayrı ayrı ölçüldüğünde daha azdır. Bu fark nükleer bağlanma enerjisidir ki bu enerji birbirini tutan bileşenlerin uyguladığı kuvvet tarafından sağlanır. Çekirdeği bileşenlerine ayırırken, kütlenin bir kısmı büyük bir enerjiye dönüştürülür (Einstein'ın denklemine göre E=mc2) bu yüzden bir kısım kütle eksilir, eksik kütlede bir fark yaratır çekirdekte. Bu eksik kütle, kütle eksiği diye bilinir ve çekirdek oluşurken çıkan enerjiye takabül eder.
Bağlanma enerjisi terimi birden fazla nükleonla oluşan çekirdek bileşenlerine arılıkkenki enerji dengesine denk gelir ve bu durumda bağ enerjisi bileşenler için daha büyük olacaktır. Eğer yeni bir bağ enerjisi varsa hafif çekirdek füzyondanken veya ağır fizyondayken bir enerji kaybı gerçekleşecektir. Bu enerji, nükleer enerji, nükleer silah ve elektrik üretmek için kullanılabilir. Büyük çekirdek fizyona girerse, çıkan enerji fotonlar (gamma ışınları) ve çıkan diğer parçacıkların kinetik enerjisi olarak çıkar.
Nükleer bağ enerjisi ve kuvvetler ağır elementlerin milyon kat daha büyüktür.
Kütle farkı, çekirdeğin bağ enerjisini oluşturur ve çekirdeğin parçalarının ayrı ölçülmüş hali ile birleşmiş haldeki halinin farkıdır. nükleer bağ enerjisini ölçmek 3 adımdan oluşan adımlarla mümkündür, burada kütle farkının oluşmasını kaybolan enerjiden çekerek bulunur.
Giriş
Nükleer enerji, nükleer fiziğin birkaç temel presibine dayanır.
Nükleer enerji
Nükleer enerji emilimi veya salınımı nükleer reaksyon sırasında gerçekleşir veya radyoaktif çürümede; enerji alanlar endotermik salanlar ise egzotermik olarak adlandırılır. Enerji tüketimi veya salınımının nedeni giren ve çıkan ürünlerin arasındaki nükleer enerji bağının farkıdır.
En iyi bilinen egzotermik nükleer tepkimeler fizyon ve füzyondur. Nükleer enerji atomik fizyon tarafından serbest bırakılabilir, tabii ki ağır bir çekirden örneğin uranyum parçalara ayrıldığında. Buradan çıkan enerji dünyanın dört bir yanında elektrik üretimi için kullanılmaktadır. Enerji aynı zamanda nükleer füzyonda da serbest bırakılır, burada işlev de tam terse doğru yani hafif elementten ağır element yaratma olayıdır örneğin hidrojeni helyuma çevirmik. Güneş ve diğer yıldızlar çekirdeğinde nükleer füzyon yaşarlar ve bu daha sonra da yüzeyden radyasyon olarak bırakılır. Bütün egzotermik tepkimelerde, çekirdeğin kütlesi enerjiye çevrilmelidir, ısı olarak salınım.
Bir değer bulabilmek için kaybolan veya gelen enerjiye, bileşenlerin nükleer enerji bağlar bilinmelidir.
Nükleer kuvvet
Elektronlar ve çekirdek elektrostatik kuvvet ile bir arada tutulur. Ek olarak, elektronlar bazen atomlar arasında paylaşılırlar veya transfer edilir,ve bu bağ kimyasal bağ olarak adlandırılır ve kimyasal oluşumlar için sorumludur.
Elektrostatik kuvvet çekirdeği bir arada tutmaz,çünkü protonlar aynı yüke sahiptirler ve birbirini iterler. Sonuç olarak ayrı yönlere iterler birbiriniBuradan anlaşılacağı gibi çekirdeği bir arada tutmak için electrostatik burada işe yaramayacaktır.
Bu yüzden yeni bir kuvvet, nükleer kuvvet, buarada işe girer ve çekirdeği bir arada tutar.. Bu çok güçlü bir etkileşimdir ve quarkları da bir arada tutar.
Nükleer kuvvet yakın mesafelerde çok büyük fakat uzak mesafelerde çok küçük olmalıdı, diğer türlü çekirdeği tutmak mümkün olamaz. Analoji yapmak istersen iki tane mıknatısı örnek olarak verebiliriz: mıknatıslar bir aradayken koparmak çok zordur fakat uzaktayken ihmal edilebilir durumdadırlar,.
Kütleçekimi ve elektrostatik kuvvetlerin aksine nükleer kuvvet çok kısa mesafelerde geçerlidir.Büyük mesafelerde, elektrostatik kuvvet yönetir durumu. Bu sebepten dolayı, Bir balonun içindeki hidrojenin füzyona girmesi beklenemez çünkü elektrostatik kuvvet çok büyük ve çekirdeklerin bir araya gelmesi için yüksek bir enerji gereklidir. Ve bu koşullar ancak çok yüksek basınç ve sıcaklıklarda yaşanabilir, ki bir yıldız tam da adrestir ve yıldızı yıldız yapan da hidrojen füzyon yapmasıdır.
Çekirdek fiziği
Bir atomun çekirdeği birçok farklı şekilde bulunur. Hidrojende sadece proton bulunur, fakat deteryum ya bir proton bir nötron bulunur; helyumda iki proton iki nötron ve karbonda, nitrojen ve oksijende - altı, yedi ve sekiz her birinden birer tane olmak şartıyla bulunur. rBir helyumun ağırlığı aslında parçacıklarını ayrı ayrı ölçülmüş halinden hada azdır. Aynı olay karbon nitrojen ve oksijen için de yaşanır Örneğin karbonun çekirdeği üç tane helyumdan daha hafiftir ve bu sayı karbonun nükleuslarıyla aynıdır. Bu olay kütle eksiğidir.
Kütle eksiği
Kütle eksiği Albert Einstein formülü E = m c2 ile açıklanabilir.Bu formülle, enerji eklersek kütle elde ederiz tam tersi yani kütle çıkarsa enerji kaybı olur sonucu çıkarılıbilir.
Eğer bu parçacıkların kombiasyonları fazladan eneji içerirse—örneğin, patlayıtı bir kutunun bir molekülünde—fazladan bir enerji ortaya çıkar, sonuçlarla kıyaslanınca tabi. (Tartma işlemi her şey soğuduktan sonra yapılmalıdır, fakat,fazla kütlenin oradan çıkması gerekiği gibi, ısı görülebilir) . Diğer bir bakış açısından bakmak gerekirse, eğer biz çekirdeği bileşenlerine ayırmak için enerji enjekte etmemiz gerekiyorsa, bileşenler ayrıldıktan öncekinden daha hafiftir. Sonraki durumda, enerji potansiyel enerji olarak tutulur, bu da kütlenin arttığını gösterir. Bu enerjinin kütle ile olan ilişkisinin en güzel örneklerinden biri, çünkü enerji ve kütle birbirine bağlıdırlar.
Gelecek senaryoda helyumun çekirdeği konu olacak: bileşenlerine ayırmak için belli bir enerji verilmelidir. Başka bir şekilde, Eğer olay diğer yönde hal alırsa, yani hidrojen atomları helyum oluştursalar, o zaman enerji salınır.Enerji basitçe bu formülden hesaplanır E = Δm c2 her nükleüs için,burada Δm kütle eksiğini ifade eder
Oksijenden daha ağır elementler için, salınabilen enerji gittikçe azalır demire doğru gittikçe. Demirden daha ağır elementler için ise, enerji salınır bu sefer bölünerek. Bu da uranyumdan nasıl enerji elde edildiğidir.
Bu tepkimenin isteği ters dönmesinin sebebi çekirdekte sayısı yükselen pozitif yük sayısıdır. Electrostatik kuvvet nükleer kuvvetten daha zayıf olabilir, ama sayısı daha fazla: demirin çekirdeğinde, her prtoton 25 tane protonu iter, nükleer kuvvet sadece yakındakini tutar.
Ve çekirdek büyüdükçe, bu elektrostatik kuvvet daha önemli hale gelir. plonyum 84 protona ulaştığında, çekirdek(nükleer kuvvet) daha fazla dayanamaz ve protonları radyoaktif bir şekilde hızlıca atar alfa radyoaktivitesinde (helum salınımı), her biri iki proton ve nötron içerir. (Helyum çekirdeği kararlı bir yapıdadır.)Kendi işlevinden dolayı, çekirdeğinde 98 den fazla proton bulunduran elementler dünya üzerinde bulunmazlar
Güneşin birleşim enerjisi
Nükleer enerji devamdaki gibi çalışır: 5 milyar yıl önce yeni Güneş oluştu kütleçekiminin toz bulutlarını uzay tozunu çekmesiyle oluştu, sonrasında Dünya ve diğer gezegenler oluştu. Kütleçekimi güneşi ısıttı Helmholtz'un önerdi şekilde.
Isı enerjisi parçacıklara hız kazandırdı: daha yüksek sıcaklıktaki parçacıklar, daha hızlı parçacıklar ve daha şiddetli çarpışmalar gerçekleşti. Yeni oluşan Güneşin içindeki parçacıkların elektrostatik kuvveti yenecek kadar büyüdüğü zaman ve nükleer kuvvetin etkileyebileceği kadar kısa mesafeye getirdiği zaman nükleer reaksiyonlar gerçekleşmeye başladı ve çekirdek yapışmaya başladı. Bunlar başladıktan sonra hidrojenden deteryum ve sonrasında helyum füzyon edildi. Bu yüksek enerjide gerçekleşen nükleer tepkime şu an güneşin içinde gerçekleşen olayın ta kendisidir,ve ısı gaz basıncını yüksek tutar,yani Güneşi şu anki halinde turae ve kütleçekim karşısında çökmemesini sağlar. Şu anda Güneşte bir basınç ile çekim arasında bir eşitlik söz konusu..
Farklı nükleer reaksiyonlar Güneşin merkezinde gerçekleşebilir, ki bu proton-proton reaksiyonunu karbon nitrojen döngüsünü de içerir
Fiziğin bir dalı, kontrol edilen nükleer füzyon, 1950'lerde beri füzyondan enerji üretmeye çalışıyor, bir çeşit su ısıtıcısı gibi buğusunun elektrik enerjisi üretebileceği. Maalesef, hiçbir deneme solar enerjiyi yakalayamıyor: Güneşin büyük kütlesi, ki kütle çok büyük miktarda plazma tutuyor ve merkezinde nükleer füzyon yaratıyor. Bunun yerine fizikçiler büyük manyetik alanlar kullanıyor plazma elde etmek için ve hidrojenin daha ağır hallerini kullanıyor çünkü çok daha kolay füzyon edilir. Manyetik eşyalar kararsız olabilir ve sıcak ve yoğun olan bir plazma çabucak elden kayıp gidebilir. Usta bir elde bile hapsedilen sadece saniyenin çok kısa bir birimi içinde yok olur.
Çekirdeği birleştirmek
Hisrojenden daha ağır olan hafif çekirdekler daha büyük çekirdeklere ulaştrılıp sonra enerji yayabilir fakat bu enerji hidrojene göre çok daha küçüktür. Yapılan işin enerjisi salınırken, enerji öncelikler protonlara potansiel enerji olarak gelmelidir, Sonrasında protonlar birbirini itecek.
For elements that weigh more than iron (a nucleus with 26 protons), the fusion process no longer releases energy. In even heavier nuclei energy is consumed, not released, by combining similar sized nuclei. With such large nuclei, overcoming the electric repulsion (which affects all protons in the nucleus) requires more energy than what is released by the nuclear attraction (which is effective mainly between close neighbors). Conversely, energy could actually be released by breaking apart nuclei heavier than iron.
Kurşundan daha ağır elementler için, electrik kuvveti çok fazla bazıları pozitif parçalar bırakır, genelliklede alfa parçacıkları(alpha particles). Bu ayrılma radyoaktivitenin bazı davranışlarından biri.
Kurşundan daha ağır elementler için ( bismuth, thorium, uranium, and plutonium hariç) mükemmel derecede hızlı gerçekleşir, ki aslında bunlar bozunumlarlarla(çürüme) ile daha kolay bir şekilde yapılabilir. Genelde daha ağır olan çekirdek daha kolay bozunuma uğrar.
Demirin çekirdeği( demir-56) ve bundan dolayı en kolay enerji kaynağı ondan mümkün olduğunca uzak olan elementlerdir. En hafif olanlar birleştirilebilir—hidrojenin çekirdeği (protonlar)—helyum oluşturmak için, aki bu Güneşin nasıl enerji ürettiğidir. Başka şekilde ağır olanlar hafife doğru parçalanabilir—uranyum veya plütonyumun çekirdeği—daha küçük parçalara, işte bu da nükleer reaktörlerin yaptığı iş.
Nükleer bağ enerjisi
12C (karbon 12)nin nükleer bağını oluşturan çekirdeği örnekleyen bir resim,6 proton ve 6 nötron içermelidir. Protonlar pozitif yüklü ve birbirini iterler fakat nükleer kuvvet bu kuvveti yener ve birbirine yapışır. Nükleer kuvvet kısa mesafeli bir kuvvettir ve uzak mesafelerde işe yaramaz ve dolayısıyla çekirdeğin dışına hiçbir etkisi yoktur. Nükleer kuvvetler proton ve nötronları bir arada tutar.
The energy of the nucleus is negative with regard to the energy of the particles pulled apart to infinite distance (just like the gravitational energy of planets of the solar system), because energy must be utilized to split a nucleus into its individual protons and neutrons. Mass spectrometers have measured the masses of nuclei, which are always less than the sum of the masses of protons and neutrons that form them, and the difference—by the formula E = m c2—gives the binding energy of the nucleus.
Nükleer füzyon
Helyumun birleşim enerjisi güneşin yakıt kaynağıdır birçok yıldızın olduğu gibi. Güneşin yüzde 74 ü hidrojendir kütlesel olarak). Bu enerji 4 tane proton yani hidrojen çekirdeğinin birleşmesiyle oluşur, bu olayda 2 tane proton 2 nötrona dönüşür.
Bu dönüşüm nükleer kuvvetin(zayıf kuvvet) bir sonucudur. Zayıf kuvvet güçlü kuvvet gibi kısa mesafelerde geçerli fakat uzun mesafelerde başarısız kalır. Zayıf kuvvet proton ve nötronları daha kararlı yapmaya çalışır.40 parçacıktan daha az sayıda parçacıktan oluşan çekirdekler için, bu sayılar genelde eşittir. Proton ve nötronlar genelde çok yakın görünür ve nükleon olarak adlandırılırlar. Atom numarası 209 a yükseldikçe nötronların sayısı sabit kalır fakat protonların sayısı artar bu olay devam eder ta ki nötron ile proton arasındaki oran 2 ve 3 olana kadar.
Protonlar sadece ve sadece yeterli bir enerji(hız)ye sahip olduğunda bir araya gelir. Bu da füzyon sadece yüksek sıcaklıklarda our demektir. Hidrojeni diğer bir hidrojenle bir arada tutmak için gereken koşullar ancak Güneş te var ki bu da orada füzyon olduğunu söylememizdeki şüpheyi tamamen ortadan kaldırır.
Dünyanın okyanusları füzyon yapacak kadar hidrojen içerirler ve burada oluşacak olan ara ürün doğaya zarar vermez,ve bazıları nükleer enerjinin insanlar için iyi bir kaynak olacağını düşünüyor. Bu konu üstündeki deneyler sadece bir kısımda başarılı oldular. Yeterince hidrojen iyonize edilemedi. Bir teknik yüksek manyetik alan kullanarak yapılıyor çünkü yüklü parçacıklar bu şekilde yönlendirilebilir.Füzyon deneyleri aynı zamanda ağır hidrojende de başarı göstermiş olması güveni arttırıyor. Fakat bu tekniklerle bile yeteri derecede bir başarı sağlanamadı.
Kütle eksiğinin enerjiye dönüşümü
Kütle eksiği çekirdeğin kütlesi ile çekirdeğin oluştuğu maddelerin kütlesinin arasındaki farktır.Kütle eksiği üç etken göze alınarak hesaplanır. Bunlar, çekirdeğin asıl kütlesi,çekirdeği yapısı(proton ve nötronun) ve proton ve nötronun kütlesi. Sonrası eksik kütleyi enerjiye çevirerek devam eder. Ve buna nükller bağ enerjisi denir, fakat bu bir mol atom başına düşen enerji veya bir mol nükleon başına düşen enerji olarak ifade edilmelidir.
Fizyon ve füzyon
Nükleer enerji parçalanarak(fizyon(bölünme) açığa çıkar veya birleşme(füzyon) ile.Bu nükleer enerji kütle enerji eşitliği ile formüle edilir.
ΔE = Δm c2
Burada
ΔE = kaybolan enerji
Δm =kütle eksiği,
ve c ışık hızı(vakum içinde)
Nükleer enerji ilk olarak Fransız fizikçi Henri Becquerel tarafından 1896 da keşvedilmiştir,
Nükleer kimya simya gibi kullanılabilir örneğin kurşunu altına çevirmek gibi fakat bu çok fazla adımda yapılabilir.Radyoaktif bir çekirdek oluşurken ışıma yapar bunlar alfa ışıması, beta ışıması veya gamma ışıması yapar .Nikel-62, herhangi bir izotopun en yüksek nükleer bağ enerjisini içerir. Eğer ortalama bir düşük nükleer bağ enerjisi olan bir atom daha yüksek bağ enerjisi olan iki atoma dönüştürülürse, enerji kaybeder. Aynı zamanda eğer iki tane yüksek enerji bağı bulunan iki atom daha yüksek bir enerji bağına sahip bir atoma dönüştürülürse yine enerji kaybedilir. Çizelge hidrojenin füzyonunda enerjinin kaybedildiğini gösterir bu durum uranyumun bölünmesinde de görülür. Kararlılık izotoplar arasında değişim gösterir :izotop U-235 , U-238 dan daha kararlıdır.
Nükleer enerji 3 tane ekzotermik işlem sonrasında dışarı çıkar:
- Radyoaktif çürüme, Burada nötron ve proton ya parçacık bırakarak ya da elektromanyetik radyasyon veya ikisi birden. Burası elektromanyetik radyasyon için önemli, bu nükleer bağ enerjinin yükselmesi için önemli değildir. Önemli olan kütlenin artışı. Eğer bir nötron protona dönüşür ve kaybolan enerji 0.782343 MeV (such as rubidium-87 decaying to strontium-87) ise, enerji bağı azalacak demektir .
- Füzyon, iki tane çekirdeğin daha ağır bir çekirdek için birleşmesidir.
- Fizyon ağır bir çekirdeği daha hafif iki veya daha fazla çekirdeği bölmektir.
Atomlar için birleşme enerjisi
Atomun birleşme enerjisi çekirdeğinkinden farklıdır. İzotopların açıkta kalan enerjisi her zaman için nötr atomun izotopuna göre listelenir ve genelde MeV cinsinden. Sonuç olarak, listelenen kütle açıkları kararlılık için ve izole edilen bir çekirdeğin birleşme enerjisi için bir ölçü değildir. Bunun çok pratiksel sebepleri vardır, çünkü ağır elementleri iyonize etmek çok zordur, başka bir deyişle tüm elektronlarını yok etmek.
Bu uygulama başka sebepler için de uygundur: Kararsız bir çekirdeğin tüm elektronlarını koparmak çekirdeğin yaşam zamanını değiştirir ki bu da çekirdeğin bağımsız bir parça imiş gibi davranılamayacağını gösterir. Bu zaten elektron kapmasından da bellidir. Teorik olarak, ağır atomların modellerinde, elektron kısmen çekirdeğin içinde döner
Nükleer çürümenin bir çekirdekte yaşanması ona verilen özelliklerin değişmesi demektir. Fizikte kütle açığı olayı birleşme enerjisinin ölçüsü olarak nötr atomun kütle açığı demektir (sadece çekirdek değil) ve atomun kararlılığı üzerine bir ölçüdür.
Nuclear binding energy curve
Periyodik tablo elementleri, hidrojenden sodyum da kadar, atomik kütle artışıyla birlikte birleşme enerjisi de artar. Bu artış çekirdekteki her nükleonun kuvvetini arttırarak gerçekleşi, her nükleon diğer bir nükleon tarafından etkilendiği için,daha sıkı bir bağ oluşur çekirdeğin genelinde.
Artan birleşme enerjinin olduğu bölgeyi göreceli bir kararsızlık takip eder magnezyumdan xenona doğru. Bu bölgede, çekirdek nükleer kuvvetlerin artık daha etkileyemeyeceği kadar genişlemiş olur . Aktif nükleer kuvvetler burada,atomik kütle yüklelirken, elektromanyetik kuvvetler tarafından dengelenmiştir.
Son olarak,xenon dan daha ağır elementler için, atomik kütle artarken birleşme enerjisinde bir azalma görülür. Nükleer bölgede, elekromanyetik kuvvetler nükleer kuvvetleri geçmeye başlar.
Birleşim enerjisinin tepesinde, nikel-62 en sıkı bağlanmış çekirdektir sıra demir-58 ve demir-56 ile devam eder. Bu demir ve nikelin neden gezegensel bölgelerde yaygın bulunmasının temel sebebidir, Bu elementler süpernovadan kalıntılardır. Nötronlar yıldızların içinde protona dönüşüp daha fazla enerji salmaya serbest olduğundan dolayı, if the result is a stable nucleus with a larger fraction of protons.Fakat, bu nükleon başına düşen birleşim enerjisi değildir,bu hangi eleentin üretüldiğini control eder. Aslında, 62Ni dan 56Fe aışılparçalanmanın aşırı sıcak bir yıldızın içinde mümkün olduğu da iddia edilmişti Sonuç olarak yıldızın içindeki sıcaklık ve basınç dengesi ile tüm madde 56Fe e dönüştürülmüştür. (fakat, en yüksek sıcaklıklarda en düşük enerji seviyesinde olmak zorunda değil) Tabi bu maximum enerji ortamın durumuna uygun olmalıdır, diyelim ki K=298 ve bir atm basıçnötr56Fe atomu için—Fakat,bu durumda çekirdek en kararlı ve az enerji seviyesine döner.
Genelde demir-56 nın nikele göre daha yaygın olduğu görüşü kabul görür, Çünkü kararlı nikel-56 14 helyum çekirdeğinin süpernova içinde birleşmesiyle oluşur ,burada demire çürümek için zaman bulamaz yıldızlar arası boşluğa salınmadan önceb.Fakat,nikel-56sonra dan kobalt-56 ya çürür birkaç hafta içinde, sonra bu radyoizotopson olarak demir-56 ya çürür 77.3 gün içinde. bu şekilde oluşan bir radyoaktif ışık ikinci tip süpernovadan sonra tespit edilmiştir, örneğin SN 1987A. Bir yıldızın içinde, alfa birleşim işlemi ile nikel 62 oluşturmanın iyi bir yöntemi yoktur.
Birleşim enerjisini ölçmek
En yüksek birleşim enerjisinin ortalama bir çekirdekte bulunması gerçeği farklı karakterde olan kuvvetlerin yarattığı bir sonuçtur. Etkin nükleer kuvvet (strong nuclear force),ki bu proton ve electronları birbirine bağlayan kuvvettir,patlama ile alçalan bir kuvvet sınıfı oluşturur .Fakat iten elektromanyetik kuvvet, mesafe arttıkça düşer. Dört tane diametreden büyük olan çekirdekler daha az sıkı bağlı olurlar fakat çoğu kararlı yapıdadır. Son olarak, 209 dan daha fazla nükleon içeren çekirdekler kararlı olmak için çok büyük olurlar ve çekirdek çürümeye başlar.
Nükleer füzyon en hafif elementleri daha sıkı bağlanan elementlere dönüştürür(örneğin: hidrojen in helyum a çevirmek) ve nükleer füzyon en ağır elementleri daha sıkı bağlı elementlere çevirme işidir (örneğin: uranyumu ve plütonyumu baryum ve Kryptona çevirmek) .iki işlemde enerji yaratır,çünkü ortalama boyuttaki çekirdekler en sıkı bağlı elementlerdir.
Yukarıda görüldüğü gibi deteryum çekirdeğinde, nükleer bağ enerjisi kütle eksiği ile ölçülebilecek kadar geniş, enerji-kütle eşitliğine göre. Atomik bağ enerjisi basitçe nükleonların serbestken bağlandığı zaman kaybolan enerjidir.
Nükleer bağ enerjisi basitçe kütle kaybından hesaplanabilir ve proton ve nötronların kütlelerinin toplamı ile. Eğer kütle farkı biliniyorsa Einstein'ın kütle-enerji( mass-energy equivalence) E = mc² formülü ile kolayca elde edilir. İlk zamanlarda nükleer fizikçiler bu hesaplamaya "packing fraction"(atomik dolgu faktörü) diye adlandırırdı.
Örneğin,atomik kütle birimi (1 u) 12C atomunun 12 de biri olarak tanımlanır—fakat hidrojenin atomik kütlesi (proton artı elektron) is 1.007825 u diye biliniyor, bu durumda 12C kütlesinin 0.8% ini kaybetmiştir.
Nükleer bağ enerji için yarı deneysel formül
A nükleonları için,A protonunu ve N nötronunu içeren, her nükleon başına düşen bağ enerjisi:
sabitler: ; ; ; ; .
İlk ifade a doygunluk(saturation) olarakadlandırılır ve ilk yaklaşımda bağ enerjisinin her nükleon için aynı olduğunu söyler. yüzey gerilimi etkisidir ve nükleon sayısıyla doğru orantılıdır ; it is largest for light nuclei. Coulomb un electrostatik itmesidir; ve Z büyüdükçe daha da önemli olur. duruma eşit sayıda bulunduran (nötron ve proton) çekirdeklerin daha kararlı olduklarını söyler. tamamen deneyseldir; çift ise + tek ise - işareti alır
Deneysel olarak elde edilen atomun çekirdek içi kütleleri
İlerideki tablo bazı kütle açığı endeksinden elde edilen nükleer bağ enerjilerini gösterir 1 u = (931.494028 ± 0.000023) MeV. bağ enerjisini hesaplamak için Z (mp + me) + N mn - mnuclideburada Z proton sayısına karşşılık gelir ve N nötronların sayısına. mp = 938.2723 MeV, me = 0.5110 MeV ve mn = 939.5656 MeV. A=Z+N. Eğer biz nükleonların sayısının nötronlara eşit olduğunu kabul edersek bu şekilde toplam bağ enerjisini nükleonların bağı ile açıklayabiliriz ve A nın kütlesini.Başka bir deyişle, bu (Z + N) mn - mn.na eşit olabilir. Her nükleon başına düşen enerji A ile bölümü ile elde edilebilirdi.
nuclide | Z | N | mass excess | total mass | total mass / A | total binding energy / A | mass defect | binding energy | binding energy / A |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
56Fe | 26 | 30 | -60.6054 MeV | 55.934937 u | 0.9988372 u | 9.1538 MeV | 0.528479 u | 492.275 MeV | 8.7906 MeV |
58Fe | 26 | 32 | -62.1534 MeV | 57.932276 u | 0.9988496 u | 9.1432 MeV | 0.547471 u | 509.966 MeV | 8.7925 MeV |
60Ni | 28 | 32 | -64.472 MeV | 59.93079 u | 0.9988464 u | 9.1462 MeV | 0.565612 u | 526.864 MeV | 8.7811 MeV |
62Ni | 28 | 34 | -66.7461 MeV | 61.928345 u | 0.9988443 u | 9.1481 MeV | 0.585383 u | 545.281 MeV | 8.7948 MeV |
nuclide | Z | N | mass excess | total mass | total mass / A | total binding energy / A | mass defect | binding energy | binding energy / A |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
n | 0 | 1 | 8.0716 MeV | 1.008665 u | 1.008665 u | 0.0000 MeV | 0 u | 0 MeV | 0 MeV |
1H | 1 | 0 | 7.2890 MeV | 1.007825 u | 1.007825 u | 0.7826 MeV | 0.0000000146 u | 0.0000136 MeV | 13.6 eV |
2H | 1 | 1 | 13.13572 MeV | 2.014102 u | 1.007051 u | 1.50346 MeV | 0.002388 u | 2.22452 MeV | 1.11226 MeV |
3H | 1 | 2 | 14.9498 MeV | 3.016049 u | 1.005350 u | 3.08815 MeV | 0.0091058 u | 8.4820 MeV | 2.8273 MeV |
3He | 2 | 1 | 14.9312 MeV | 3.016029 u | 1.005343 u | 3.09433 MeV | 0.0082857 u | 7.7181 MeV | 2.5727 MeV |
I
Kaynakça
- ^ a b "Nuclear binding energy". How to solve for nuclear binding energy. Guides to solving many of the types of quantitative problems found in Chemistry 116. See: Guides. Purdue University. Temmuz 2010. 16 Kasım 2015 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 10 Temmuz 2010.
|eser=
dış bağlantı () - ^ . Energy Education is an interactive curriculum supplement for secondary-school science students, funded by the U. S. Department of Energy and the Texas State Energy Conservation Office (SECO). and the Texas State Energy Conservation Office (SECO). Temmuz 2010. 29 Nisan 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 10 Temmuz 2010.
- ^ a b c Stern, Dr. David P. (23 Eylül 2004). . "From Stargazers to Starships" Public domain content. NASA website. 9 Nisan 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 11 Temmuz 2010.
- ^ a b c d Stern, Dr. David P. (15 Kasım 2004). . "From Stargazers to Starships" Public domain content. NASA website. 9 Nisan 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 11 Temmuz 2010.
- ^ a b c d e f Stern, Dr. David P. (11 Şubat 2009). . "From Stargazers to Starships" Public domain content. NASA website. 9 Nisan 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 11 Temmuz 2010.
- ^ "Marie Curie - X-rays and Uranium Rays". aip.org. 17 Kasım 2015 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 2006-04-10.
- ^ Fewell, M. P. (1995). "The atomic nuclide with the highest mean binding energy". American Journal of Physics. 63 (7). ss. 653-658. Bibcode:1995AmJPh..63..653F. doi:10.1119/1.17828.
- ^ Jagdish K.
wikipedia, wiki, viki, vikipedia, oku, kitap, kütüphane, kütübhane, ara, ara bul, bul, herşey, ne arasanız burada,hikayeler, makale, kitaplar, öğren, wiki, bilgi, tarih, yukle, izle, telefon için, turk, türk, türkçe, turkce, nasıl yapılır, ne demek, nasıl, yapmak, yapılır, indir, ücretsiz, ücretsiz indir, bedava, bedava indir, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, resim, müzik, şarkı, film, film, oyun, oyunlar, mobil, cep telefonu, telefon, android, ios, apple, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, pc, web, computer, bilgisayar
Nukleer baglanma enerjisi atomun cekirdegini bilesenlerine ayirmak icin gereken enerjidir Bu bilesenler notron proton ve nukleondur Bag enerjisi genelde pozitif isaretlidir cunku cogu cekirdek parcalara ayrilmak icin net bir enerjiye ihtiyaci vardir Bu yuzden genelde bir atomun cekirdeginin kutlesi ayri ayri olculdugunde daha azdir Bu fark nukleer baglanma enerjisidir ki bu enerji birbirini tutan bilesenlerin uyguladigi kuvvet tarafindan saglanir Cekirdegi bilesenlerine ayirirken kutlenin bir kismi buyuk bir enerjiye donusturulur Einstein in denklemine gore E mc2 bu yuzden bir kisim kutle eksilir eksik kutlede bir fark yaratir cekirdekte Bu eksik kutle kutle eksigi diye bilinir ve cekirdek olusurken cikan enerjiye takabul eder Baglanma enerjisi terimi birden fazla nukleonla olusan cekirdek bilesenlerine arilikkenki enerji dengesine denk gelir ve bu durumda bag enerjisi bilesenler icin daha buyuk olacaktir Eger yeni bir bag enerjisi varsa hafif cekirdek fuzyondanken veya agir fizyondayken bir enerji kaybi gerceklesecektir Bu enerji nukleer enerji nukleer silah ve elektrik uretmek icin kullanilabilir Buyuk cekirdek fizyona girerse cikan enerji fotonlar gamma isinlari ve cikan diger parcaciklarin kinetik enerjisi olarak cikar Nukleer bag enerjisi ve kuvvetler agir elementlerin milyon kat daha buyuktur Kutle farki cekirdegin bag enerjisini olusturur ve cekirdegin parcalarinin ayri olculmus hali ile birlesmis haldeki halinin farkidir nukleer bag enerjisini olcmek 3 adimdan olusan adimlarla mumkundur burada kutle farkinin olusmasini kaybolan enerjiden cekerek bulunur GirisOrtak izotoplarin nukleon basina baglanma enerjisi Nukleer enerji nukleer fizigin birkac temel presibine dayanir Nukleer enerji Nukleer enerji emilimi veya salinimi nukleer reaksyon sirasinda gerceklesir veya radyoaktif curumede enerji alanlar endotermik salanlar ise egzotermik olarak adlandirilir Enerji tuketimi veya saliniminin nedeni giren ve cikan urunlerin arasindaki nukleer enerji baginin farkidir En iyi bilinen egzotermik nukleer tepkimeler fizyon ve fuzyondur Nukleer enerji atomik fizyon tarafindan serbest birakilabilir tabii ki agir bir cekirden ornegin uranyum parcalara ayrildiginda Buradan cikan enerji dunyanin dort bir yaninda elektrik uretimi icin kullanilmaktadir Enerji ayni zamanda nukleer fuzyonda da serbest birakilir burada islev de tam terse dogru yani hafif elementten agir element yaratma olayidir ornegin hidrojeni helyuma cevirmik Gunes ve diger yildizlar cekirdeginde nukleer fuzyon yasarlar ve bu daha sonra da yuzeyden radyasyon olarak birakilir Butun egzotermik tepkimelerde cekirdegin kutlesi enerjiye cevrilmelidir isi olarak salinim Bir deger bulabilmek icin kaybolan veya gelen enerjiye bilesenlerin nukleer enerji baglar bilinmelidir Nukleer kuvvet Elektronlar ve cekirdek elektrostatik kuvvet ile bir arada tutulur Ek olarak elektronlar bazen atomlar arasinda paylasilirlar veya transfer edilir ve bu bag kimyasal bag olarak adlandirilir ve kimyasal olusumlar icin sorumludur Elektrostatik kuvvet cekirdegi bir arada tutmaz cunku protonlar ayni yuke sahiptirler ve birbirini iterler Sonuc olarak ayri yonlere iterler birbiriniBuradan anlasilacagi gibi cekirdegi bir arada tutmak icin electrostatik burada ise yaramayacaktir Bu yuzden yeni bir kuvvet nukleer kuvvet buarada ise girer ve cekirdegi bir arada tutar Bu cok guclu bir etkilesimdir ve quarklari da bir arada tutar Nukleer kuvvet yakin mesafelerde cok buyuk fakat uzak mesafelerde cok kucuk olmalidi diger turlu cekirdegi tutmak mumkun olamaz Analoji yapmak istersen iki tane miknatisi ornek olarak verebiliriz miknatislar bir aradayken koparmak cok zordur fakat uzaktayken ihmal edilebilir durumdadirlar Kutlecekimi ve elektrostatik kuvvetlerin aksine nukleer kuvvet cok kisa mesafelerde gecerlidir Buyuk mesafelerde elektrostatik kuvvet yonetir durumu Bu sebepten dolayi Bir balonun icindeki hidrojenin fuzyona girmesi beklenemez cunku elektrostatik kuvvet cok buyuk ve cekirdeklerin bir araya gelmesi icin yuksek bir enerji gereklidir Ve bu kosullar ancak cok yuksek basinc ve sicakliklarda yasanabilir ki bir yildiz tam da adrestir ve yildizi yildiz yapan da hidrojen fuzyon yapmasidir Cekirdek fizigi Bir atomun cekirdegi bircok farkli sekilde bulunur Hidrojende sadece proton bulunur fakat deteryum ya bir proton bir notron bulunur helyumda iki proton iki notron ve karbonda nitrojen ve oksijende alti yedi ve sekiz her birinden birer tane olmak sartiyla bulunur rBir helyumun agirligi aslinda parcaciklarini ayri ayri olculmus halinden hada azdir Ayni olay karbon nitrojen ve oksijen icin de yasanir Ornegin karbonun cekirdegi uc tane helyumdan daha hafiftir ve bu sayi karbonun nukleuslariyla aynidir Bu olay kutle eksigidir Kutle eksigi Kutle eksigi Albert Einstein formulu E m c2 ile aciklanabilir Bu formulle enerji eklersek kutle elde ederiz tam tersi yani kutle cikarsa enerji kaybi olur sonucu cikarilibilir Eger bu parcaciklarin kombiasyonlari fazladan eneji icerirse ornegin patlayiti bir kutunun bir molekulunde fazladan bir enerji ortaya cikar sonuclarla kiyaslaninca tabi Tartma islemi her sey soguduktan sonra yapilmalidir fakat fazla kutlenin oradan cikmasi gerekigi gibi isi gorulebilir Diger bir bakis acisindan bakmak gerekirse eger biz cekirdegi bilesenlerine ayirmak icin enerji enjekte etmemiz gerekiyorsa bilesenler ayrildiktan oncekinden daha hafiftir Sonraki durumda enerji potansiyel enerji olarak tutulur bu da kutlenin arttigini gosterir Bu enerjinin kutle ile olan iliskisinin en guzel orneklerinden biri cunku enerji ve kutle birbirine baglidirlar Gelecek senaryoda helyumun cekirdegi konu olacak bilesenlerine ayirmak icin belli bir enerji verilmelidir Baska bir sekilde Eger olay diger yonde hal alirsa yani hidrojen atomlari helyum olustursalar o zaman enerji salinir Enerji basitce bu formulden hesaplanir E Dm c2 her nukleus icin burada Dm kutle eksigini ifade eder Oksijenden daha agir elementler icin salinabilen enerji gittikce azalir demire dogru gittikce Demirden daha agir elementler icin ise enerji salinir bu sefer bolunerek Bu da uranyumdan nasil enerji elde edildigidir Bu tepkimenin istegi ters donmesinin sebebi cekirdekte sayisi yukselen pozitif yuk sayisidir Electrostatik kuvvet nukleer kuvvetten daha zayif olabilir ama sayisi daha fazla demirin cekirdeginde her prtoton 25 tane protonu iter nukleer kuvvet sadece yakindakini tutar Ve cekirdek buyudukce bu elektrostatik kuvvet daha onemli hale gelir plonyum 84 protona ulastiginda cekirdek nukleer kuvvet daha fazla dayanamaz ve protonlari radyoaktif bir sekilde hizlica atar alfa radyoaktivitesinde helum salinimi her biri iki proton ve notron icerir Helyum cekirdegi kararli bir yapidadir Kendi islevinden dolayi cekirdeginde 98 den fazla proton bulunduran elementler dunya uzerinde bulunmazlar Gunesin birlesim enerjisi Nukleer enerji devamdaki gibi calisir 5 milyar yil once yeni Gunes olustu kutlecekiminin toz bulutlarini uzay tozunu cekmesiyle olustu sonrasinda Dunya ve diger gezegenler olustu Kutlecekimi gunesi isitti Helmholtz un onerdi sekilde Isi enerjisi parcaciklara hiz kazandirdi daha yuksek sicakliktaki parcaciklar daha hizli parcaciklar ve daha siddetli carpismalar gerceklesti Yeni olusan Gunesin icindeki parcaciklarin elektrostatik kuvveti yenecek kadar buyudugu zaman ve nukleer kuvvetin etkileyebilecegi kadar kisa mesafeye getirdigi zaman nukleer reaksiyonlar gerceklesmeye basladi ve cekirdek yapismaya basladi Bunlar basladiktan sonra hidrojenden deteryum ve sonrasinda helyum fuzyon edildi Bu yuksek enerjide gerceklesen nukleer tepkime su an gunesin icinde gerceklesen olayin ta kendisidir ve isi gaz basincini yuksek tutar yani Gunesi su anki halinde turae ve kutlecekim karsisinda cokmemesini saglar Su anda Guneste bir basinc ile cekim arasinda bir esitlik soz konusu Farkli nukleer reaksiyonlar Gunesin merkezinde gerceklesebilir ki bu proton proton reaksiyonunu karbon nitrojen dongusunu de icerir Fizigin bir dali kontrol edilen nukleer fuzyon 1950 lerde beri fuzyondan enerji uretmeye calisiyor bir cesit su isiticisi gibi bugusunun elektrik enerjisi uretebilecegi Maalesef hicbir deneme solar enerjiyi yakalayamiyor Gunesin buyuk kutlesi ki kutle cok buyuk miktarda plazma tutuyor ve merkezinde nukleer fuzyon yaratiyor Bunun yerine fizikciler buyuk manyetik alanlar kullaniyor plazma elde etmek icin ve hidrojenin daha agir hallerini kullaniyor cunku cok daha kolay fuzyon edilir Manyetik esyalar kararsiz olabilir ve sicak ve yogun olan bir plazma cabucak elden kayip gidebilir Usta bir elde bile hapsedilen sadece saniyenin cok kisa bir birimi icinde yok olur Cekirdegi birlestirmek Hisrojenden daha agir olan hafif cekirdekler daha buyuk cekirdeklere ulastrilip sonra enerji yayabilir fakat bu enerji hidrojene gore cok daha kucuktur Yapilan isin enerjisi salinirken enerji oncelikler protonlara potansiel enerji olarak gelmelidir Sonrasinda protonlar birbirini itecek For elements that weigh more than iron a nucleus with 26 protons the fusion process no longer releases energy In even heavier nuclei energy is consumed not released by combining similar sized nuclei With such large nuclei overcoming the electric repulsion which affects all protons in the nucleus requires more energy than what is released by the nuclear attraction which is effective mainly between close neighbors Conversely energy could actually be released by breaking apart nuclei heavier than iron Kursundan daha agir elementler icin electrik kuvveti cok fazla bazilari pozitif parcalar birakir genelliklede alfa parcaciklari alpha particles Bu ayrilma radyoaktivitenin bazi davranislarindan biri Kursundan daha agir elementler icin bismuth thorium uranium and plutonium haric mukemmel derecede hizli gerceklesir ki aslinda bunlar bozunumlarlarla curume ile daha kolay bir sekilde yapilabilir Genelde daha agir olan cekirdek daha kolay bozunuma ugrar Demirin cekirdegi demir 56 ve bundan dolayi en kolay enerji kaynagi ondan mumkun oldugunca uzak olan elementlerdir En hafif olanlar birlestirilebilir hidrojenin cekirdegi protonlar helyum olusturmak icin aki bu Gunesin nasil enerji urettigidir Baska sekilde agir olanlar hafife dogru parcalanabilir uranyum veya plutonyumun cekirdegi daha kucuk parcalara iste bu da nukleer reaktorlerin yaptigi is Nukleer bag enerjisi 12C karbon 12 nin nukleer bagini olusturan cekirdegi ornekleyen bir resim 6 proton ve 6 notron icermelidir Protonlar pozitif yuklu ve birbirini iterler fakat nukleer kuvvet bu kuvveti yener ve birbirine yapisir Nukleer kuvvet kisa mesafeli bir kuvvettir ve uzak mesafelerde ise yaramaz ve dolayisiyla cekirdegin disina hicbir etkisi yoktur Nukleer kuvvetler proton ve notronlari bir arada tutar The energy of the nucleus is negative with regard to the energy of the particles pulled apart to infinite distance just like the gravitational energy of planets of the solar system because energy must be utilized to split a nucleus into its individual protons and neutrons Mass spectrometers have measured the masses of nuclei which are always less than the sum of the masses of protons and neutrons that form them and the difference by the formula E m c2 gives the binding energy of the nucleus Nukleer fuzyon Helyumun birlesim enerjisi gunesin yakit kaynagidir bircok yildizin oldugu gibi Gunesin yuzde 74 u hidrojendir kutlesel olarak Bu enerji 4 tane proton yani hidrojen cekirdeginin birlesmesiyle olusur bu olayda 2 tane proton 2 notrona donusur Bu donusum nukleer kuvvetin zayif kuvvet bir sonucudur Zayif kuvvet guclu kuvvet gibi kisa mesafelerde gecerli fakat uzun mesafelerde basarisiz kalir Zayif kuvvet proton ve notronlari daha kararli yapmaya calisir 40 parcaciktan daha az sayida parcaciktan olusan cekirdekler icin bu sayilar genelde esittir Proton ve notronlar genelde cok yakin gorunur ve nukleon olarak adlandirilirlar Atom numarasi 209 a yukseldikce notronlarin sayisi sabit kalir fakat protonlarin sayisi artar bu olay devam eder ta ki notron ile proton arasindaki oran 2 ve 3 olana kadar Protonlar sadece ve sadece yeterli bir enerji hiz ye sahip oldugunda bir araya gelir Bu da fuzyon sadece yuksek sicakliklarda our demektir Hidrojeni diger bir hidrojenle bir arada tutmak icin gereken kosullar ancak Gunes te var ki bu da orada fuzyon oldugunu soylememizdeki supheyi tamamen ortadan kaldirir Dunyanin okyanuslari fuzyon yapacak kadar hidrojen icerirler ve burada olusacak olan ara urun dogaya zarar vermez ve bazilari nukleer enerjinin insanlar icin iyi bir kaynak olacagini dusunuyor Bu konu ustundeki deneyler sadece bir kisimda basarili oldular Yeterince hidrojen iyonize edilemedi Bir teknik yuksek manyetik alan kullanarak yapiliyor cunku yuklu parcaciklar bu sekilde yonlendirilebilir Fuzyon deneyleri ayni zamanda agir hidrojende de basari gostermis olmasi guveni arttiriyor Fakat bu tekniklerle bile yeteri derecede bir basari saglanamadi Kutle eksiginin enerjiye donusumu Kutle eksigi cekirdegin kutlesi ile cekirdegin olustugu maddelerin kutlesinin arasindaki farktir Kutle eksigi uc etken goze alinarak hesaplanir Bunlar cekirdegin asil kutlesi cekirdegi yapisi proton ve notronun ve proton ve notronun kutlesi Sonrasi eksik kutleyi enerjiye cevirerek devam eder Ve buna nukller bag enerjisi denir fakat bu bir mol atom basina dusen enerji veya bir mol nukleon basina dusen enerji olarak ifade edilmelidir Fizyon ve fuzyonNukleer enerji parcalanarak fizyon bolunme aciga cikar veya birlesme fuzyon ile Bu nukleer enerji kutle enerji esitligi ile formule edilir DE Dm c2 Burada DE kaybolan enerji Dm kutle eksigi ve c isik hizi vakum icinde Nukleer enerji ilk olarak Fransiz fizikci Henri Becquerel tarafindan 1896 da kesvedilmistir Nukleer kimya simya gibi kullanilabilir ornegin kursunu altina cevirmek gibi fakat bu cok fazla adimda yapilabilir Radyoaktif bir cekirdek olusurken isima yapar bunlar alfa isimasi beta isimasi veya gamma isimasi yapar Nikel 62 herhangi bir izotopun en yuksek nukleer bag enerjisini icerir Eger ortalama bir dusuk nukleer bag enerjisi olan bir atom daha yuksek bag enerjisi olan iki atoma donusturulurse enerji kaybeder Ayni zamanda eger iki tane yuksek enerji bagi bulunan iki atom daha yuksek bir enerji bagina sahip bir atoma donusturulurse yine enerji kaybedilir Cizelge hidrojenin fuzyonunda enerjinin kaybedildigini gosterir bu durum uranyumun bolunmesinde de gorulur Kararlilik izotoplar arasinda degisim gosterir izotop U 235 U 238 dan daha kararlidir Nukleer enerji 3 tane ekzotermik islem sonrasinda disari cikar Radyoaktif curume Burada notron ve proton ya parcacik birakarak ya da elektromanyetik radyasyon veya ikisi birden Burasi elektromanyetik radyasyon icin onemli bu nukleer bag enerjinin yukselmesi icin onemli degildir Onemli olan kutlenin artisi Eger bir notron protona donusur ve kaybolan enerji 0 782343 MeV such as rubidium 87 decaying to strontium 87 ise enerji bagi azalacak demektir Fuzyon iki tane cekirdegin daha agir bir cekirdek icin birlesmesidir Fizyon agir bir cekirdegi daha hafif iki veya daha fazla cekirdegi bolmektir Atomlar icin birlesme enerjisiAtomun birlesme enerjisi cekirdeginkinden farklidir Izotoplarin acikta kalan enerjisi her zaman icin notr atomun izotopuna gore listelenir ve genelde MeV cinsinden Sonuc olarak listelenen kutle aciklari kararlilik icin ve izole edilen bir cekirdegin birlesme enerjisi icin bir olcu degildir Bunun cok pratiksel sebepleri vardir cunku agir elementleri iyonize etmek cok zordur baska bir deyisle tum elektronlarini yok etmek Bu uygulama baska sebepler icin de uygundur Kararsiz bir cekirdegin tum elektronlarini koparmak cekirdegin yasam zamanini degistirir ki bu da cekirdegin bagimsiz bir parca imis gibi davranilamayacagini gosterir Bu zaten elektron kapmasindan da bellidir Teorik olarak agir atomlarin modellerinde elektron kismen cekirdegin icinde doner Nukleer curumenin bir cekirdekte yasanmasi ona verilen ozelliklerin degismesi demektir Fizikte kutle acigi olayi birlesme enerjisinin olcusu olarak notr atomun kutle acigi demektir sadece cekirdek degil ve atomun kararliligi uzerine bir olcudur Nuclear binding energy curvePeriyodik tablo elementleri hidrojenden sodyum da kadar atomik kutle artisiyla birlikte birlesme enerjisi de artar Bu artis cekirdekteki her nukleonun kuvvetini arttirarak gerceklesi her nukleon diger bir nukleon tarafindan etkilendigi icin daha siki bir bag olusur cekirdegin genelinde Artan birlesme enerjinin oldugu bolgeyi goreceli bir kararsizlik takip eder magnezyumdan xenona dogru Bu bolgede cekirdek nukleer kuvvetlerin artik daha etkileyemeyecegi kadar genislemis olur Aktif nukleer kuvvetler burada atomik kutle yuklelirken elektromanyetik kuvvetler tarafindan dengelenmistir Son olarak xenon dan daha agir elementler icin atomik kutle artarken birlesme enerjisinde bir azalma gorulur Nukleer bolgede elekromanyetik kuvvetler nukleer kuvvetleri gecmeye baslar Birlesim enerjisinin tepesinde nikel 62 en siki baglanmis cekirdektir sira demir 58 ve demir 56 ile devam eder Bu demir ve nikelin neden gezegensel bolgelerde yaygin bulunmasinin temel sebebidir Bu elementler supernovadan kalintilardir Notronlar yildizlarin icinde protona donusup daha fazla enerji salmaya serbest oldugundan dolayi if the result is a stable nucleus with a larger fraction of protons Fakat bu nukleon basina dusen birlesim enerjisi degildir bu hangi eleentin uretuldigini control eder Aslinda 62Ni dan 56Fe aisilparcalanmanin asiri sicak bir yildizin icinde mumkun oldugu da iddia edilmisti Sonuc olarak yildizin icindeki sicaklik ve basinc dengesi ile tum madde 56Fe e donusturulmustur fakat en yuksek sicakliklarda en dusuk enerji seviyesinde olmak zorunda degil Tabi bu maximum enerji ortamin durumuna uygun olmalidir diyelim ki K 298 ve bir atm basicnotr56Fe atomu icin Fakat bu durumda cekirdek en kararli ve az enerji seviyesine doner Genelde demir 56 nin nikele gore daha yaygin oldugu gorusu kabul gorur Cunku kararli nikel 56 14 helyum cekirdeginin supernova icinde birlesmesiyle olusur burada demire curumek icin zaman bulamaz yildizlar arasi bosluga salinmadan onceb Fakat nikel 56sonra dan kobalt 56 ya curur birkac hafta icinde sonra bu radyoizotopson olarak demir 56 ya curur 77 3 gun icinde bu sekilde olusan bir radyoaktif isik ikinci tip supernovadan sonra tespit edilmistir ornegin SN 1987A Bir yildizin icinde alfa birlesim islemi ile nikel 62 olusturmanin iyi bir yontemi yoktur Birlesim enerjisini olcmek En yuksek birlesim enerjisinin ortalama bir cekirdekte bulunmasi gercegi farkli karakterde olan kuvvetlerin yarattigi bir sonuctur Etkin nukleer kuvvet strong nuclear force ki bu proton ve electronlari birbirine baglayan kuvvettir patlama ile alcalan bir kuvvet sinifi olusturur Fakat iten elektromanyetik kuvvet mesafe arttikca duser Dort tane diametreden buyuk olan cekirdekler daha az siki bagli olurlar fakat cogu kararli yapidadir Son olarak 209 dan daha fazla nukleon iceren cekirdekler kararli olmak icin cok buyuk olurlar ve cekirdek curumeye baslar Nukleer fuzyon en hafif elementleri daha siki baglanan elementlere donusturur ornegin hidrojen in helyum a cevirmek ve nukleer fuzyon en agir elementleri daha siki bagli elementlere cevirme isidir ornegin uranyumu ve plutonyumu baryum ve Kryptona cevirmek iki islemde enerji yaratir cunku ortalama boyuttaki cekirdekler en siki bagli elementlerdir Yukarida goruldugu gibi deteryum cekirdeginde nukleer bag enerjisi kutle eksigi ile olculebilecek kadar genis enerji kutle esitligine gore Atomik bag enerjisi basitce nukleonlarin serbestken baglandigi zaman kaybolan enerjidir Nukleer bag enerjisi basitce kutle kaybindan hesaplanabilir ve proton ve notronlarin kutlelerinin toplami ile Eger kutle farki biliniyorsa Einstein in kutle enerji mass energy equivalence E mc formulu ile kolayca elde edilir Ilk zamanlarda nukleer fizikciler bu hesaplamaya packing fraction atomik dolgu faktoru diye adlandirirdi Ornegin atomik kutle birimi 1 u 12C atomunun 12 de biri olarak tanimlanir fakat hidrojenin atomik kutlesi proton arti elektron is 1 007825 u diye biliniyor bu durumda 12C kutlesinin 0 8 ini kaybetmistir Nukleer bag enerji icin yari deneysel formul A nukleonlari icin A protonunu ve N notronunu iceren her nukleon basina dusen bag enerjisi sabitler a 14 0 displaystyle a 14 0 b 13 0 displaystyle b 13 0 c 0 585 displaystyle c 0 585 d 19 3 displaystyle d 19 3 e 33 displaystyle e 33 Ilk ifade a doygunluk saturation olarakadlandirilir ve ilk yaklasimda bag enerjisinin her nukleon icin ayni oldugunu soyler b A1 3 displaystyle b A 1 3 yuzey gerilimi etkisidir ve nukleon sayisiyla dogru orantilidir it is largest for light nuclei cZ2 A4 3 displaystyle cZ 2 A 4 3 Coulomb un electrostatik itmesidir ve Z buyudukce daha da onemli olur d N Z 2 A2 displaystyle d N Z 2 A 2 duruma esit sayida bulunduran notron ve proton cekirdeklerin daha kararli olduklarini soyler e A7 4 displaystyle pm e A 7 4 tamamen deneyseldir cift ise tek ise isareti alir A graphical representation of the semi empirical binding energy formula The binding energy per nucleon in MeV highest numbers in dark red in excess of 8 5 MeV per nucleon is plotted for various nuclides as a function of Z the atomic number y axis vs N the number of neutrons x axis The highest numbers are seen for Z 26 iron Deneysel olarak elde edilen atomun cekirdek ici kutleleri Ilerideki tablo bazi kutle acigi endeksinden elde edilen nukleer bag enerjilerini gosterir 1 u 931 494028 0 000023 MeV bag enerjisini hesaplamak icin Z mp me N mn mnuclideburada Z proton sayisina karssilik gelir ve N notronlarin sayisina mp 938 2723 MeV me 0 5110 MeV ve mn 939 5656 MeV A Z N Eger biz nukleonlarin sayisinin notronlara esit oldugunu kabul edersek bu sekilde toplam bag enerjisini nukleonlarin bagi ile aciklayabiliriz ve A nin kutlesini Baska bir deyisle bu Z N mn mn na esit olabilir Her nukleon basina dusen enerji A ile bolumu ile elde edilebilirdi Most strongly bound nuclides atoms nuclide Z N mass excess total mass total mass A total binding energy A mass defect binding energy binding energy A56Fe 26 30 60 6054 MeV 55 934937 u 0 9988372 u 9 1538 MeV 0 528479 u 492 275 MeV 8 7906 MeV58Fe 26 32 62 1534 MeV 57 932276 u 0 9988496 u 9 1432 MeV 0 547471 u 509 966 MeV 8 7925 MeV60Ni 28 32 64 472 MeV 59 93079 u 0 9988464 u 9 1462 MeV 0 565612 u 526 864 MeV 8 7811 MeV62Ni 28 34 66 7461 MeV 61 928345 u 0 9988443 u 9 1481 MeV 0 585383 u 545 281 MeV 8 7948 MeVSome light nuclides resp atoms nuclide Z N mass excess total mass total mass A total binding energy A mass defect binding energy binding energy An 0 1 8 0716 MeV 1 008665 u 1 008665 u 0 0000 MeV 0 u 0 MeV 0 MeV1H 1 0 7 2890 MeV 1 007825 u 1 007825 u 0 7826 MeV 0 0000000146 u 0 0000136 MeV 13 6 eV2H 1 1 13 13572 MeV 2 014102 u 1 007051 u 1 50346 MeV 0 002388 u 2 22452 MeV 1 11226 MeV3H 1 2 14 9498 MeV 3 016049 u 1 005350 u 3 08815 MeV 0 0091058 u 8 4820 MeV 2 8273 MeV3He 2 1 14 9312 MeV 3 016029 u 1 005343 u 3 09433 MeV 0 0082857 u 7 7181 MeV 2 5727 MeV IKaynakca a b Nuclear binding energy How to solve for nuclear binding energy Guides to solving many of the types of quantitative problems found in Chemistry 116 See Guides Purdue University Temmuz 2010 16 Kasim 2015 tarihinde kaynagindan Erisim tarihi 10 Temmuz 2010 eser dis baglanti yardim Energy Education is an interactive curriculum supplement for secondary school science students funded by the U S Department of Energy and the Texas State Energy Conservation Office SECO and the Texas State Energy Conservation Office SECO Temmuz 2010 29 Nisan 2015 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 10 Temmuz 2010 a b c Stern Dr David P 23 Eylul 2004 From Stargazers to Starships Public domain content NASA website 9 Nisan 2016 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 11 Temmuz 2010 a b c d Stern Dr David P 15 Kasim 2004 From Stargazers to Starships Public domain content NASA website 9 Nisan 2016 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 11 Temmuz 2010 a b c d e f Stern Dr David P 11 Subat 2009 From Stargazers to Starships Public domain content NASA website 9 Nisan 2016 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 11 Temmuz 2010 Marie Curie X rays and Uranium Rays aip org 17 Kasim 2015 tarihinde kaynagindan Erisim tarihi 2006 04 10 Fewell M P 1995 The atomic nuclide with the highest mean binding energy American Journal of Physics 63 7 ss 653 658 Bibcode 1995AmJPh 63 653F doi 10 1119 1 17828 Jagdish K