Определите энергию связи ядра изотопа дейтерия 2/1 h (тяжелого водорода). Приблизительная масса протона составляет

Для определения энергии связи ядра изотопа дейтерия, нам необходимо учесть разницу между массой дейтерия и суммой масс протонов и нейтронов в ядре дейтерия.

Масса протона составляет 1,0073 а.е.м., масса нейтрона - 1,0087 а.е.м., а масса ядра дейтерия - 2,0141 а.е.м.

Общая масса протонов и нейтронов в ядре дейтерия:

\[1,0073 \cdot 1 + 1,0087 \cdot 1 = 2,015 \, \text{а.е.м.}\]

Разница между массой дейтерия и общей массой протонов и нейтронов составляет:

\[2,0141 - 2,015 = -0,0009 \, \text{а.е.м.}\]

Следует отметить, что эта разница масс (дельта-м) соответствует умеренной потере массы при образовании ядра дейтерия.

Для дальнейшего расчета энергии связи ядра дейтерия, необходимо использовать знаменитую формулу Эйнштейна - \(E = mc^2\).

Где:

\(E\) - энергия (в джоулях),
\(m\) - разница массы (в килограммах),
\(c\) - скорость света (3 × 10^8 м/с).

Массу необходимо выразить в килограммах, поэтому умножим значение \(-0,0009 \, \text{ам.ед.}\) на 1,66 × 10^(-27) кг/ам.ед:

\[-0,0009 \, \text{ам.ед.} \times (1,66 \times 10^{-27} \, \text{кг/ам.ед.}) = -1,494 \times 10^{-30} \, \text{кг}\]

Теперь, для расчета энергии связи ядра дейтерия, воспользуемся формулой Эйнштейна:

\[E = mc^2 = (-1,494 \times 10^{-30} \, \text{кг}) \times (3 \times 10^8 \, \text{м/с})^2\]

\[E = (-1,494 \times 10^{-30} \, \text{кг}) \times (9 \times 10^{16} \, \text{м}^2/\text{с}^2)\]

\[E = -1,3446 \times 10^{-13} \, \text{Дж}\]

Таким образом, энергия связи ядра дейтерия составляет около -1,3446 × 10^(-13) Дж. Отрицательное значение указывает на то, что для образования ядра дейтерия требуется добавление энергии.