Q değeri (nükleer bilim) - Q value (nuclear science)

İçinde nükleer Fizik ve kimya, Q değer için reaksiyon nükleer reaksiyon sırasında emilen veya açığa çıkan enerji miktarıdır. Değer şununla ilgilidir: entalpi kimyasal bir reaksiyonun veya radyoaktif bozunma ürünlerinin enerjisinin. Reaktiflerin ve ürünlerin kütlelerinden belirlenebilir. Q değerler reaksiyon hızlarını etkiler. Genel olarak, olumlu ne kadar büyükse Q reaksiyon değeri, reaksiyonun daha hızlı ilerlediği ve reaksiyonun ürünleri "tercih etme" olasılığı daha yüksektir.

{ displaystyle Q = (m_ {r} -m_ {p}) cdot 931 ; { text {MeV}}}

kitlelerin olduğu yer atomik kütle birimleri. Ayrıca ikisi de ${ displaystyle m_ {r}}$ ve ${ displaystyle m_ {p}}$ sırasıyla reaktan ve ürün kütlelerinin toplamlarıdır.

Tanım

Bir nükleer sürecin ilk ve son enerjisi arasındaki enerjinin korunumu ( ${ displaystyle E _ { text {i}} = E _ { text {f}}}$ ), genel tanımını sağlar Q göre kütle-enerji denkliği. Herhangi bir radyoaktif parçacık bozunması için kinetik enerji farkı şu şekilde verilecektir:

{ displaystyle Q = K _ { text {f}} - K _ { text {i}} = (m _ { text {i}} - m _ { text {f}}) c ^ {2}}

nerede K kütlenin kinetik enerjisini gösterir mOlumlu bir tepki Q değer şudur ekzotermik yani, son durumun kinetik enerjisi başlangıç durumunun kinetik enerjisinden daha büyük olduğu için net bir enerji salınımına sahiptir. Q değer şudur endotermik yani, son durumun kinetik enerjisi başlangıç durumunun kinetik enerjisinden daha az olduğu için net bir enerji girdisi gerektirir.^[1] Bir kimyasal reaksiyonun ekzotermik olduğunu gözlemleyin. olumsuz reaksiyon entalpisi, aksine pozitif Q nükleer reaksiyondaki değer.

Q değer ayrıca şu terimlerle de ifade edilebilir: bağlanma enerjileri nükleer türlerin:

${ displaystyle Q = B_ {f} -B_ {i}}$

Kanıt: Nükleon sayısının nükleer reaksiyonda korunduğuna dikkat edin. Dolayısıyla, toplam reaktan protonları = toplam ürün protonları ve toplam reaktan nötronlar = toplam ürün nötronları. Bu nedenle, hem reaktan hem de ürünlerin çekirdeklerinin bağlanma enerjisi ve dinlenme kütle enerjisinin toplamı aynıdır. Diğer bir deyişle, ${ displaystyle B_ {i} + m_ {i} c ^ {2} = B_ {f} + m_ {f} c ^ {2}}$ . İlk ilişkiyi kullanarak ( ${ displaystyle Q = (m _ { text {i}} - m _ { text {f}}) c ^ {2}}$ ), bu kanıt tamamlandı.

Başvurular

Kimyasal Q değerler ölçülüyor kalorimetre. Ekzotermik kimyasal reaksiyonlar daha spontane olma eğilimindedir ve ışık veya ısı yayabilir, bu da kaçak geri bildirime (yani patlamalar) neden olabilir.

Q değerler ayrıca parçacık fiziği. Örneğin, Sargent kuralı zayıf reaksiyon oranlarının orantılı olduğunu belirtir Q⁵. Q değer kinetik enerji istirahatte çürümede serbest bırakıldı. Nötron bozunması için, nötronlar bir protona, elektrona ve antinötrinoya dönüşürken bazı kütleler kaybolur:^[2]

{ displaystyle Q = (m _ { text {n}} - m _ { text {p}} - m _ { mathrm { overline { nu}}} -m _ { text {e}}) c ^ { 2} = K _ { text {p}} + K _ { text {e}} + K _ { overline { nu}} = 0,782 ~ { text {MeV}} ~,}

nerede m_n kütlesi nötron, m_p kütlesi proton, m_ν kütlesi elektron antinötrino, ve m_e kütlesi elektron; ve K karşılık gelen kinetik enerjilerdir. Nötron durgun olduğu için başlangıç kinetik enerjisine sahip değildir. Beta bozunmasında, tipik bir Q 1 MeV civarındadır.

Bozunma enerjisi, 2'den fazla ürün için sürekli bir dağıtımda ürünler arasında bölünür. Bu spektrumu ölçmek, kişinin bir ürünün kütlesini bulmasını sağlar. Deneyler, nötrino içermeyen bozulma ve nötrino kütlesini aramak için emisyon spektrumlarını inceliyor; bu devam eden ilkedir KATRIN Deney.

Ayrıca bakınız

Notlar ve referanslar

^ K.S. Krane (1988). Giriş Nükleer Fiziği. John Wiley & Sons. s. 381. ISBN 978-0-471-80553-3.
^ B.R. Martin ve G. Shaw (2007). Parçacık fiziği. John Wiley & Sons. s.34. ISBN 978-0-471-97285-3.

Dış bağlantılar

Nükleer Yapı ve Bozunma Verileri - IAEA bozulmalarla ilgili sorgu ile Q-değerler
basitçe kütle-enerji denkliğini gösterecek

Bu kimya ile ilgili makale bir Taslak. Wikipedia'ya şu yolla yardım edebilirsiniz: genişletmek.

Bu nükleer Fizik veya atom fiziği –İlgili makale bir Taslak. Wikipedia'ya şu yolla yardım edebilirsiniz: genişletmek.

Bu parçacık fiziği –İlgili makale bir Taslak. Wikipedia'ya şu yolla yardım edebilirsiniz: genişletmek.

[Krane-1] K.S. Krane (1988). Giriş Nükleer Fiziği. John Wiley & Sons. s. 381. ISBN 978-0-471-80553-3.

[Martin-2] B.R. Martin ve G. Shaw (2007). Parçacık fiziği. John Wiley & Sons. s.34. ISBN 978-0-471-97285-3.

[1]

[2]