Энергия связи ядра. Энергия, которую надо затратить, чтобы, преодолев ядерные силы, расщепить ядро на отдельные нуклоны

Энергия, которую надо затратить, чтобы, преодолев ядерные силы, расщепить ядро на отдельные нуклоны, называется энергией связи атомного ядра. Как следует из закона сохранения энергии, если ядро образуется из отдельных нуклонов, то энергия связи ядра в момент его формирования выделяется в виде излучения.

Из закона взаимосвязи массы и энергии следует, что Е_св=Dm·c², где Dm-дефект массы ядра.

Рассчитаем суммарную массу покоя нуклонов, входящих в ядро какого-либо элемента: (Z·m_p+(A-Z)·m_n). Сравним получившееся число с массой ядра M_я. Оказалось, что для всех элементов таблицы Менделеева масса ядра меньше суммарной массы частиц, входящих в состав ядра. Разница этих значений и называется дефектом массы: Dm=Z·m_p+(A-Z)·m_n-M_я

Итак, формула, по которой можно вычислить энергию связи, имеет вид:

Е_св=(Z·m_p+(A-Z)·m_n-M_я)·c²

Энергия связи, приходящаяся на один нуклон, называется удельной энергией связи:

dЕ=DЕ/А

Удельная энергия связи равна энергии, которую необходимо затратить. чтобы удалить из ядра 1 нуклон.

Энергия,работа,мощность.Законы сохранения энергии.Графическое представление энергии. Единая мера различных форм движения материи называется энергией. Энергия системы материальных тел характеризует эту систему с точки зрения возможных в ней количественных и качественных превращений движения. Эти превращения обусловлены как взаимодействием тел системы между собой, так и с внешними по отношению с системе телами. Процесс изменения энергии тела под действием силы называется процессом свершения работы, а приращение энергии тела в этом процессе называется работой, совершенной силой. Опыт показывает, что сила, приложенная к телу, совершает работу только тогда, если тело при этом перемещается. Для характеристики скорости совершения работы силой F, вводится понятие мощности, численно равной работе, совершаемой силой за единицу времени:

Этот закон гласит, что энергия не может исчезать бесследно или возникать из ничего. Полная энергия замкнутой системы, которая не отдает своей энергии и не получает энергии извне, остается неизменной. Этот общий закон в применении к механике означает следующее: В замкнутой механической системе сумма механических видов энергии (потенциальной и кинетической энергии, включая энергию вращательного движения) остается неизменной. Wп+ Wк+ Wвр= Wполн=const Здесь:
Wп — Потенциальная энергия тела, энергия положения (Джоуль),
Wк — Кинетическая энергия тела, энергия движения (Джоуль),
Wвр — Энергия вращения тела (Джоуль), Во многих задачах рассматривается одномерное движение тела, потенциальная энергия которого является функцией лишь одной переменной (например, координаты х), т. е. П=П(x). График зависимости потенциальной энергии от некоторого аргумента называется потенциальной кривой. Анализ потенциальных кривых позволяет определить характер движения тела.
Будем рассматривать только консервативные системы, т. е. системы, в которых взаимные превращения механической энергии в другие виды отсутствуют. Тогда справедлив закон сохранения энергии в форме (13.3). Рассмотрим графическое представление потенциальной энергии для тела в однородном поле тяжести и для упругодеформированного тела.
Потенциальная энергия тела массой т, поднятого на высоту h над поверхностью Земли, согласно (12.7), П(h) = mgh. График данной зависимости П = П(h)— прямая линия, проходящая через начало координат (рис. 15), угол наклона которой к оси h тем больше, чем больше масса тела (так как tga = mg).
Пусть полная энергия тела равна Е (ее график— прямая, параллельная оси h). На высоте h тело обладает потенциальной энергией П, которая определяется отрезком вертикали, заключенным межд точкой h на оси абсцисс и графиком П(h). Естественно, что кинетическая энергия Т задается ординатой между графиком П(h) и горизонтальной прямой ЕЕ. Из рис. 15 следует, что если h=hmax, то Т= 0 и П = E= mgh max, т. е. потенциальная энергия становится максимальной и равной полной энергии.
Из приведенного графика можно найти скорость тела на высоте h:
T=E-П,
т. е.
mv2/2=mghmax-mgh, откуда
v = Ö2g(hmax-h).
Зависимость потенциальной энергии упругой деформации П =kx2/2 от деформации х имеет вид параболы (рис. 16), где график заданной полной энергии тела Е — прямая, параллельная оси абсцисс х, а значения Т и П определяются так же, как на рис. 15. Из рис. 16 следует, что с возрастанием деформации х потенциальная энергия тела возрастает, а кинетическая — уменьшается. Абсцисса xmax определяет максимально возможную деформацию растяжения тела, а —xmax—максимально возможную деформацию сжатия, тела. Если х= ±xmax, то T=0 и П=E = kx2max/2, т. е. потенциальная энергия становится максимальной и равной полной энергии.
Из анализа графика на рис. 16 вытекает, что при полной энергии тела, равной Е, тело не может сместиться правее xmax и левее -xmax, так как кинетическая энергия не может быть отрицательной величиной и, следовательно, потенциальная энергия не может быть больше полной.

Элементы механики жидкости.Уравнения неразрывности и Бернулли.Следствия из уравнения Бернулли - гидр остатическое давление столба жидкости на глубине h, где - плотность жидкости, g – ускорение свободного падения.

- закон Архимеда, где - выталкивающая сила, V – объем вытесненной телом жидкости, - плотность жидкости.

- уравнение неразрывности, где S – площадь поперечного сечения трубки тока, v – скорость жидкости.

- уравнение Бернулли для стационарного течения идеальной несжимаемой жидкости, где p –статическое давление жидкости для определенного сечения трубки тока, v – скорость жидкости для этого же сечения, - динамическое давление жидкости для этого же сечения, h – высота, на которой расположено сечение, - гидростатическое давление.

- формула Торричели, позволяющая определить скорость истечения жидкости из малого отверстия в открытом широком сосуде, где h – глубина, на которой находится отверстие относительно уровня жидкости в сосуде.

- сила внутреннего трения между слоями текущей жидкости, где - динамическая вязкость жидкости, - градиент скорости, S – площадь соприкасающихся слоев.

- число Рейнольдса, определяющее характер течения жидкости, где - плотность жидкости, - средняя по сечению трубы скорость жидкости, d – характерный линейный размер, например диаметр трубки.

- формула Стокса, позволяющая определить силу сопротивления, действующую на медленно движущийся в вязкой среде шарик, где r – радиус шарика, v - его скорость.

- формула Пуазейля, позволяющая определить объем жидкости протекающей за время t через капиллярную трубку длиной l, где R – радиус трубки, - разность давлений на концах трубки. Условие неразрывности струи: при стационарном течении несжимаемой жидкости через любые сечения трубки тока каждую секунду протекают одинаковые объемы жидкости, равные произведению площади сечения на среднюю скорость движения ее частиц.

Уравнение Бернулли формулируется следующим образом: При стационарном течении идеальной жидкости полное давление, равное сумме статического, динамического и гидростатического давлений, одинаково во всех поперечных сечениях трубки тока