Warum braucht es weniger Bindungskraft, um die zwei Atome zu halten, in die sich ein Uranatom gespalten hat? [geschlossen]

Wenn sich ein Uranatom in zwei spaltet, bleibt ein bisschen Masse übrig, die einer großen Energiemenge entspricht (e = mc ^ 2), und es explodiert bei der Spaltung

Es braucht weniger Bindungskraft, um die beiden Atome zusammenzuhalten, als es beim ursprünglichen Atom der Fall ist

Warum?

Bindungskraft im Vergleich zu was?

Antworten (2)

Eine wirklich hilfreiche Seite zum Thema Bindungsenergie gibt es hier:

https://courses.lumenlearning.com/physics/chapter/31-6-binding-energy/

Wenn Sie sich insbesondere das Diagramm der Bindungsenergie pro Nukleon ansehen, sehen Sie, dass die allgemeine Bindungsenergie proportional zur Anzahl der Nukleonen zunehmen sollte.

Anzahl der Nukleonen vs. Bindungsenergie pro Nukleon

Wenn eine Spaltung auftritt, spaltet sie sich typischerweise in zwei oder drei Spaltfragmente auf, das sind Ihre resultierenden Elemente, von denen Sie sprechen. Neutronen, Protonen, Elektronen und eine Reihe anderer Teilchen werden jedoch wahrscheinlich aufgrund dieses Spaltungsereignisses freigesetzt. Diese reduzieren die Gesamtzahl der „Nukleonen“ in den resultierenden Spaltfragmenten. Außerdem bewegt sich jedes Objekt nach der Spaltung mit etwas kinetischer Energie auseinander.

Kurz gesagt, die Bindungskraft ist proportional zur Anzahl der Nukleonen, aber alle Nukleonen im ursprünglichen Atom werden nicht in den Fragmenten zurückgebunden.

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Schauen wir uns nun die Spaltung an. Ein Beispiel für Spaltung ist die Spaltung eines Uran-235-Atoms durch ein Neutron in ein Barium-144-Atom, ein Krypton-89-Atom und drei Neutronen. Betrachtet man nun das Diagramm, beträgt die Bindungsenergie pro Nukleon für Uran etwa 7,6 MeV und für Barium etwa 8,3 MeV, was eine Zunahme der Bindungsenergie während der Spaltung von etwa 0,7 MeV pro Nukleon oder insgesamt 164,5 MeV ergibt.

Das Auftreten von zusätzlichen Neutronen ist entscheidend für die Frage der Kernenergie. Je schwerer die Kerne in der Nukleartabelle werden, desto größer wird die Anzahl der Neutronen im Verhältnis zu den Protonen. Wenn sich also ein schwerer Kern wie Uran in zwei mittelgroße Kerne aufspaltet, sind zu viele Neutronen in der Nähe, um bequem auf diese beiden Kerne zu passen. Es bleiben also immer ein paar Neutronen übrig.

Die beiden Kerne fliegen sehr schnell auseinander. Energie ist verfügbar, weil die Gesamtmasse auf der rechten Seite kleiner ist als die auf der linken Seite. Obwohl die Anzahl der Protonen und Neutronen gleich ist, sind die Krypton- und Bariumkerne fester gebunden als das Uran; ihre Bindungsenergie ist größer.