Какова энергия связи ядра углерода-12 (12/6C)? Учтите, что масса протона составляет 1,0073 а.е.м., масса нейтрона

Для решения данной задачи, нам необходимо вычислить энергию связи ядра углерода-12 (12/6C) с помощью формулы массового дефекта.

Массовый дефект (Δm) определяется как разница между массой нуклида и суммой масс его составляющих частиц (протонов и нейтронов). Формула для вычисления массового дефекта выглядит следующим образом:

\(\Delta m = (Z \cdot m_p + N \cdot m_n) - m_{\text{ядра}}\),

где Z - число протонов, N - число нейтронов, \(m_p\) - масса протона и \(m_n\) - масса нейтрона.

Для ядра углерода-12 имеем Z = 6 (по таблице периодических элементов), N = 6 (количество нейтронов, вычисляется как разница между общим числом частиц в ядре и числом протонов), \(m_p = 1,0073\) а.е.м. и \(m_n = 1,0087\) а.е.м.

Используя указанные значения, мы можем вычислить массовый дефект для ядра углерода-12:

\(\Delta m = (6 \cdot 1,0073 + 6 \cdot 1,0087) - 12,00\).

После подстановки значений в уравнение и выполнения вычислений, получим:

\(\Delta m = 12,044 - 12,00 = 0,044\) а.е.м.

Теперь перейдем к вычислению энергии связи (B) с помощью формулы:

\(B = \Delta m \cdot c^2\),

где c - скорость света в вакууме, \(c = 2,998 \cdot 10^8\) м/с.

Подставим значение массового дефекта \(\Delta m\) и скорость света c в формулу энергии связи, и произведем вычисления:

\(B = 0,044 \cdot (2,998 \cdot 10^8)^2\).

Распишем промежуточные вычисления:

\(B = 0,044 \cdot 8,988004 \cdot 10^{16}\).

Умножим данные числа:

\(B = 3,95592176 \cdot 10^{15}\) Дж.

Итак, энергия связи ядра углерода-12 составляет \(3,95592176 \cdot 10^{15}\) Дж.

Такой подробный расчет поможет понять школьнику, каким образом энергия связи ядра углерода рассчитывается, и почему она имеет такое значение.