Номер 2, страница 223 - гдз по физике 11 класс учебник Жилко, Маркович

2. Что называется дефектом масс ядра? Объясните причину его возникновения.

Дефект масс ядра — это физическая величина, показывающая разницу между суммой масс всех нуклонов (протонов и нейтронов), из которых состоит ядро, когда они находятся в свободном состоянии, и действительной массой самого ядра. Важно отметить, что масса атомного ядра всегда оказывается меньше, чем сумма масс составляющих его частиц.

Дефект масс, обозначаемый как $\Delta m$, вычисляется по следующей формуле:
$\Delta m = (Z \cdot m_p + N \cdot m_n) - M_{я}$
где:

• $Z$ — это зарядовое число (количество протонов в ядре),
• $m_p$ — масса свободного протона,
• $N$ — количество нейтронов в ядре ($N = A - Z$, где $A$ — массовое число),
• $m_n$ — масса свободного нейтрона,
• $M_{я}$ — масса ядра как единого целого.

Причина возникновения дефекта масс кроется в энергии связи ядра и фундаментальном принципе эквивалентности массы и энергии, открытом Альбертом Эйнштейном. Этот принцип выражается знаменитой формулой $E = mc^2$, где $E$ — энергия, $m$ — масса, а $c$ — скорость света в вакууме.

Когда протоны и нейтроны объединяются в ядро, сильное ядерное взаимодействие связывает их вместе. В процессе этого объединения выделяется огромное количество энергии, называемой энергией связи ядра ($E_{св}$). Согласно формуле Эйнштейна, выделение энергии эквивалентно уменьшению массы системы. Таким образом, "потерянная" масса, то есть дефект масс, и есть масса, которая преобразовалась в энергию связи, удерживающую ядро от распада.

Энергия связи напрямую связана с дефектом масс:
$E_{св} = \Delta m \cdot c^2$
Эта энергия является мерой прочности ядра. Чтобы разделить ядро на отдельные нуклоны, необходимо затратить работу, равную энергии связи.

Ответ: Дефектом масс ядра называется разность между суммой масс составляющих его свободных протонов и нейтронов и массой самого ядра. Причиной его возникновения является выделение энергии связи при образовании ядра из нуклонов; в соответствии с принципом эквивалентности массы и энергии ($E=mc^2$), эта выделенная энергия приводит к уменьшению общей массы системы, которое и представляет собой дефект масс.