Transcript Vazebná energie a energie reakce

VAZEBNÁ ENERGIE
A ENERGIE REAKCE
„SKLÁDÁ SE“ – CO TO JE?
Makrosvět
Mikrosvět

Kniha z listů papíru

Molekuly z atomů

Dům z cihel

Atomy z jader a

elektronového obalu
Domeček z lega

Domeček z karet

Ovesná kaše z vloček

Jádra a protonů a
neutronů

Protony a neutrony z
kvarků
PŘITAŽLIVOST JE MOCNÁ

Jádro a elektrony jsou v atomu vázány PŘITAŽLIVÝMI
ELEKTRICKÝMI SILAMI

Kvarky v nukleonech a nukleony v jádře drží tzv.
JADERNÉ SÍLY
Jaderné síly jsou v porovnání s elektrickými
- krátkého nebo dlouhého dosahu?
- mnohem slabší nebo mnohem silnější?
VAZEBNÁ ENERGIE EV

Odpovídá práci, kterou bychom museli vykonat,
abychom soustavu rozložili na jednotlivé části

KAŽDÉ změně energie odpovídá změna hmotnosti
E  m c

2
8
m.s-1 je ...... …… … ……
c
3
10

JAK FUNGUJE E  m c 2
Vazebná energie soustavy EV > 0
• Soustava je stabilní
• Abychom ji rozložili, musíme vykonat práci
• Po rozložení je součet hmotností částí > původní hmotnost
• Složíme-li je zpátky, hmotnost poklesne a uvolní se energie
Vazebná energie soustavy EV < 0
• Soustava je nestabilní
• Při rozpadu na části se uvolňuje energie
• Po rozpadu je součet hmotností částí < původní hmotnost
• Pro složení zpět musíme konat práci, dodat energii
VAZEBNÁ ENERGIE JÁDRA ATOMU
EV  E  m c2  Z  mp  N  mn  M  c2
B…hmotnostní
úbytek
klidová
hmotnost
jádra
Jakou podobu má energie uvolněná při rozpadu jádra?
MALÉ ENERGIE

V atomové a jaderné fyzice často používáme jednotku
ELEKTRONVOLT
19
1 eV  1,60210 J

Odpovídá energii, kterou získá částice s nábojem e
urychlená napětím 1 V
VAZEBNÁ ENERGIE ATOMŮ V MOLEKULÁCH
EV  Bc
2

Jen v řádu elektronvoltů

Hmotnostní úbytek při chemických reakcích je
neměřitelně malý
EV
1,6 1019 J
36
B 2 ~
~
2

10
kg
16
2 2
c
9 10 m s
7
~
3
,
2

10
J,
 Např. spálením 1 kg C se uvolní energie
což odpovídá hmotnostnímu úbytku ~ 3,6 1010 kg
A CO TUNA UHLÍ?

Jaký hmotnostní úbytek vznikne při spálení 1 tuny
černého uhlí o výhřevnosti 25 MJ.kg-1?
VAZEBNÁ ENERGIE JÁDRA
4
2
He

4
Odhadněte vazebnou energii jádra helia 2 He

Z tabulek:
mn  1,67491027 kg
mp  1,67261027 kg


Ar 24 He  4,0026
mu  1,661027 kg
ENERGIE CHEMICKÉ/JADERNÉ REAKCE

Er = přebytek celk. kin. energie částic vystupujících z reakce
nad celk. kin. energií částic vstupujících do reakce

Er > 0 …exoenergetická reakce, energie se uvolňuje

Er < 0 …endoenergetická reakce, energie se váže