Квантовая физика - Вихман Э.
Скачать (прямая ссылка):
31. Приведенные оценки дают понятие об энергии, выделяемой или поглощаемой в химических реакциях. Элементарный’процесс в случае химических реакций заключается в том, что две или несколько молекул сталкиваются, образуя одну или несколько других молекул. Связанная с этим элементарным процессом энергия должна быть порядка молекулярной энергии связи, т. е. лежит в пределах 1—10 эВ. Полная энергия реакции, приходящаяся на моль вещества, будет порядка (1—10)А/0 эВ/моль, что составляет около 20—200 ккал/моль.
70
В качестве примера рассмотрим сгорание газообразного водорода в атмосфере хлора. Эта реакция имеет вид
На+С12=2НС1+44 ккал, (31а)
и количество выделяющейся теплоты находится в согласии с нашими оценками.
32. Среди макроскопических единиц существует одна, заслуживающая более подробного рассмотрения. Мы отмечали, что такие единицы, как сантиметр, грамм и секунда, взяты из повседневного человеческого опыта, поэтому неудивительно, что они оказываются малоудобными в мире атомных явлений. Существует, однако, одна макроскопическая единица, находящаяся в особом положении. Мы имеем в виду единицу потенциала вольт. После умножения вольта на заряд электрона получаем новую единицу — электрон-волып, которая кажется специально созданной для атома. Случайно ли это?
Нет, не случайно. Первоначальный выбор вольта в качестве единицы'разности потенциалов был связан с тем, что э.д. с. гальванических элементов как раз такого порядка. Например, э. д. с. кадмиево-ртутного элемента очень близка к 1 В. Мы знаем, что действие гальванических элементов основано на происходящих в них электрохимических реакциях и каждому электрону, покидающему катод батареи, соответствует некоторый элементарный химический процесс. В этом процессе освобождается некоторое количество энергии (равное, скажем, X), которая может перейти в работу или в некоторое количество теплоты, выделяемое за пределами батареи. Если
э. д. с. батареи равна U, то Ue=X, и поскольку в качестве единицы э. д. с. мы принимаем вольт, то энергия, выделяемая в элементарном электрохимическом процессе, будет порядка электрон-вольта. Вот почему электрон-вольт оказывается единицей, как бы специально придуманной для мира атомов и молекул.
Наиболее важные факты физики ядра
33. Ядра построены из протонов и нейтронов. Эти частицы имеют очень близкие свойства, и их часто рассматривают как два различающихся зарядами состояния одной частицы, называемой нуклоном. Таким образом, возможны два состояния нуклона: заряженное состояние (протон) и нейтральное состояние (нейтрон) *).
Число А нуклонов в ядре называется массовым числом или нук-лонным числом ядра. Число Z протонов называется зарядовым числом ядра или атомным номером, если мы имеем в виду соответствующий атом.
Массы протона и нейтрона равны:
Мр = (1,007276634=0,00000008) а. е. м. «=
= (938,256+0,005) МэВ/с2, (33а)
Мп = (1,0086654+0,0000004) а. е. м. =
= (939,550+0,005) МэВ/c2. (ЗЗЬ)
*) Нейтрон был открыт Чадвиком в 1932 г. (Chadwick J. The Existence of a Neutron.— Proc. Roy. Soc. London, Ser. A, 1932, v. 136, p. 692).
71
Рассмотрим ядро с массовым числом А и зарядовым числом Z. Обозначим его массу через М(А, Z). Величина
Л (Л, Z)=(ZAfp-r (-4—Z) ДМ VI (Л, Z)
(33с)
называется дефектом массы ядра. Дефехт массы всегда положителен. Действительно, величина Д(Л. Z) с- равна энергии связи ядра, т. е. энергии, которую необходимо затратить, чтобы разделить ядро на
'
г 1
!
J 1
I4 Не
“? Г
-р i
2
D 25 50 75 700 Массазс
7 /¦>
'50 /75 200225 250
Рис. 33А. Зависимость \л!ергин связи нануклол А(1. Zt:2 А чают o::p?.-.r-uядрам, ча;ть которых указана н-л граф::; вуют и"уляркости. н.) при .4 >1*5 экспериментальные точ /.рнэую. синергия связи ла один нуклол з среднем блнзхе к : го ч по .•<, л^лленло умель’лаггся. Эго систематическое ум ли :¦ чектпост i 1 ическол эне;ллл: оттал.члз д ллл мс
В оолаегк л с г ;¦ и хорош э л о жат М'>3 и при зо.зр? ierine прзлеходп :д-' л "'ОТ 1; г о м п я
I. i очки от lie -: ядер ;ущ;^т-ла еллоишую 3:-?ии массозо-i.j-3а узели'ге-
протоны и нейтроны. Энергия связи, приходящаяся на один нуклон, приблизительно постоянна для всех стабильных ядер и близка к
Л (Л, Z)c-iA~8 МэВ. (33d)
Это надежно установленный опытный факт. Среди легких ядер есть несколько заметных исключений из этого правила. Кроме того, имеет место систематическое уменьшение энергии связи на нуклон по мере возрастания А. Эго хорошо показано на рис. ЗЗА.
34. Следует помнить, что записанные в большинстве таблиц значения масс «ядер» в действительности относятся к нейтральным атомам.
