Obsah
Atómová hmotnostná jednotka alebo amu je jedna dvanástina hmotnosti nenaviazaného atómu uhlíka-12 a používa sa na vyjadrenie hmotnosti atómových a subatomárnych častíc. Joule je jednotka energie v medzinárodnom systéme jednotiek. Pochopenie vzťahu medzi väzbovou energiou a hromadným defektom v rovnici Alberta Einsteinsa Teória relativity objasňuje proces premeny amu na jouly. V rovnici je hmotnostným defektom „miznúca“ hmota protónov a neutrónov, ktorá sa premieňa na energiu, ktorá drží jadro pohromade.
Premena 1 amu na joule
Pamätajte, že hmotnosť jadra je vždy menšia ako súčet jednotlivých hmotností protónov a neutrónov, ktoré ju tvoria. Pri výpočte hmotnostnej chyby použite úplnú presnosť merania hmotnosti, pretože rozdiel v hmotnosti je malý v porovnaní s hmotnosťou atómu. Zaokrúhlenie hmotností atómov a častíc na tri alebo štyri platné číslice pred výpočtom bude mať za následok vypočítanú hmotnostnú chybu nuly.
Konvertujte jednotku atómovej hmotnosti (amu) na kilogramy. Pamätajte, že 1 amu = 1,66053886 * 10 ^ -27 kg.
Napíšte Einsteinový vzorec pre väzbovú energiu "? E ":? E =? M_c ^ 2, kde "c " je rýchlosť svetla rovnajúca sa 2,9979_10 ^ 8 m / s; "? m " je hmotnostný defekt a v tomto vysvetlení sa rovná 1 amu.
Nahraďte hodnotu 1 amu v kilogramoch a hodnotu rýchlosti svetla v Einsteinovej rovnici. 8 = 1,66053886_10 ^ -27 kg_ (2,9979 x 10 ^ 8 m / s).
Pomocou kalkulačky nájdite symbol E podľa vzorca v kroku 4.
Toto bude vaša odpoveď v kg_m ^ 2 / s ^ 2:? E = 1,66053886_10 ^ -27 _8,9874_10 ^ 16 = 1,492393 * 10 ^ -10.
Premente 1,4923933_10 ^ -10 kg_m ^ 2 / s ^ 2 na jouly "J " S vedomím, že 1 kg_m ^ 2 / s ^ 2 = 1 J, bude odpoveď 1 amu = 1,4923933_10 ^ -10 J.
Príklad výpočtu
Premente hmotnostný defekt (amu) lítia-7 na jouly "J ". Jadrová hmotnosť lítia-7 sa rovná 7,014353 amu. Počet lítiových nukleónov je 7 (tri protóny a štyri neutróny).
Vyhľadajte masy protónov a neutrónov (hmotnosť protónu je 1,007276 amu, hmotnosť neutrónu je 1,008665 amu) ich sčítaním, aby ste získali celkovú hmotnosť: (3_1,007276) + (4_1,008665). Výsledkom je 7,056488 amu. Teraz, aby sa zistil hmotnostný defekt, odčítajte jadrovú hmotnosť od celkovej hmotnosti: 7,056488 - 7,04353 = 0,042135 amu.
Prepočítať amu na kilogramy (1 amu = 1,6606_10 ^ -27 kg) vynásobením 0,042135 koeficientom 1,6606_10 ^ -27. Výsledok bude 0,0699693_10 ^ -27 kg. Pomocou Einsteínovej rovnice ekvivalencie hmota-energia (? E =? M_c ^ 2) nahradte hodnoty hmotnostného defektu v kilogramoch a hodnotu rýchlosti svetla "c " v metroch za sekundu, aby ste našli energiu "E ". E = 0,0699693_10 ^ -27_ (2,9979_10 ^ 8) ^ 2 = 6,28842395_10 ^ -12 kg * m2 / s ^ 2. Toto bude vaša odpoveď v jouloch "J ".