Номер 5, страница 223 - гдз по физике 11 класс учебник Жилко, Маркович

5. У каких элементов ядра обладают максимальной удельной энергией связи?

1. Что определяет удельная энергия связи ядра?

Удельная энергия связи ядра — это физическая величина, которая характеризует прочность (стабильность) атомного ядра. Она определяется как отношение полной энергии связи ядра к числу нуклонов (протонов и нейтронов) в этом ядре.

Формула для расчета удельной энергии связи: $E_{уд} = \frac{E_{св}}{A}$ где $E_{св}$ — это полная энергия связи ядра, а $A$ — его массовое число (общее количество нуклонов).

Энергия связи $E_{св}$ представляет собой ту минимальную энергию, которую необходимо затратить, чтобы разделить ядро на составляющие его свободные нуклоны. Соответственно, удельная энергия связи — это средняя энергия, необходимая для удаления одного нуклона из ядра.

Таким образом, чем больше значение удельной энергии связи, тем сильнее связаны нуклоны в ядре, и тем более устойчивым является это ядро. Ядра с высокой удельной энергией связи менее склонны к самопроизвольному распаду.

Ответ: Удельная энергия связи ядра определяет его стабильность (прочность). Чем выше удельная энергия связи, тем более стабильным является ядро.

5. У каких элементов ядра обладают максимальной удельной энергией связи?

Максимальной удельной энергией связи, а следовательно, и наибольшей стабильностью, обладают ядра химических элементов, которые находятся в середине периодической таблицы Менделеева.

Если рассмотреть зависимость удельной энергии связи от массового числа $A$, то максимум этой зависимости приходится на ядра с массовыми числами в диапазоне примерно от 50 до 60. К таким элементам относятся, прежде всего, элементы так называемого "железного пика": железо (Fe), кобальт (Co) и никель (Ni).

Наиболее известным примером является изотоп железа-56 ($^{56}Fe$), у которого удельная энергия связи составляет около 8,79 МэВ/нуклон. Однако абсолютный максимум удельной энергии связи принадлежит изотопу никеля-62 ($^{62}Ni$), у которого это значение достигает примерно 8,7945 МэВ/нуклон. Эти ядра являются самыми прочными в природе.

Этот факт объясняет, почему при синтезе легких ядер (например, в звездах) и при делении тяжелых ядер (например, в ядерных реакторах) выделяется энергия: в обоих случаях конечные продукты реакции имеют большую удельную энергию связи, чем исходные ядра, то есть являются более стабильными.

Ответ: Максимальной удельной энергией связи обладают ядра элементов из середины периодической таблицы с массовыми числами от 50 до 60, в частности, изотопы железа (например, $^{56}Fe$) и никеля (например, $^{62}Ni$).