Bindungsenergie ist die mechanische Energie, die erforderlich ist, einen Ganzen in getrennte Teile auseinander zu nehmen. Ein bestimmtes System hat normalerweise eine niedrigere potenzielle Energie als seine konstituierenden Teile; das ist, was das System zusammen behält — häufig bedeutet das, dass Energie nach der Entwicklung eines bestimmten Staates veröffentlicht wird. Die übliche Tagung besteht darin, dass das einer positiven Bindungsenergie entspricht.

Allgemeine Idee

Im Allgemeinen vertritt Bindungsenergie die mechanische Arbeit, die gegen die Kräfte getan werden muss, die einen Gegenstand zusammenhalten, den Gegenstand in durch die genügend Entfernung getrennte Teilteile auseinander nehmend, dass weitere Trennung unwesentliche zusätzliche Arbeit verlangt.

Am Atomniveau ist die Atombindungsenergie des Atoms auf elektromagnetische Wechselwirkung zurückzuführen und ist die Energie, die erforderlich ist, ein Atom in freie Elektronen und einen Kern auseinander zu nehmen. Elektronbindungsenergie ist ein Maß der Energie, die zu freien Elektronen aus ihren Atombahnen erforderlich ist. Das ist als Ionisationsenergie allgemeiner bekannt.

Am Kernniveau ist Bindungsenergie auch der befreiten Energie gleich, wenn ein Kern von anderen Nukleonen oder Kernen geschaffen wird. Diese Kernbindungsenergie (Bindungsenergie von Nukleonen in einen nuclide) wird aus der starken Kernkraft abgeleitet und ist die Energie, die erforderlich ist, einen Kern in dieselbe Zahl von freien ungebundenen Neutronen und Protonen auseinander zu nehmen, aus denen es zusammengesetzt wird, so dass die Nukleonen von einander weit/entfernt genug sind, so dass die starke Kernkraft die Partikeln nicht mehr veranlassen kann aufeinander zu wirken.

In der Astrophysik ist die Gravitationsbindungsenergie eines Himmelskörpers die Energie, die erforderlich ist, das Material zur Unendlichkeit auszubreiten. Diese Menge soll mit der potenziellen Gravitationsenergie nicht verwirrt sein, die die Energie ist, die erforderlich ist, zwei Körper, wie ein Himmelskörper und ein Satellit zur unendlichen Entfernung zu trennen, jeden intakt haltend (ist die letzte Energie niedriger).

In bestimmten Systemen, wenn die Bindungsenergie vom System entfernt wird, muss sie von der Masse des ungebundenen Systems einfach abgezogen werden, weil diese Energie Masse hat, und wenn abgezogen, vom System zurzeit sie gebunden wird, wird auf Eliminierung der Masse vom System hinauslaufen. Systemmasse wird in diesem Prozess nicht erhalten, weil das System nicht totatlly geschlossen ist (d. h., ist nicht ein isoliertes System zur Masse oder dem Energieeingang oder dem Verlust) während des verbindlichen Prozesses.

Die Massenenergie-Beziehung

Klassisch ist ein bestimmtes System an einem niedrigeren Energieniveau als seine ungebundenen Bestandteile, und seine Masse muss weniger sein als die Gesamtmasse seiner ungebundenen Bestandteile. Für Systeme mit niedrigen Bindungsenergien diese "verlorene" Masse nachdem kann Schwergängigkeit unbedeutend klein sein. Für Systeme mit hohen Bindungsenergien, jedoch, kann die fehlende Masse ein leicht messbarer Bruchteil sein.

Da alle Formen des Energieausstellungsstücks Masse innerhalb von Systemen beim "Rest" ausruhen lassen (d. h. in Systemen, die keinen Nettoschwung haben), die Frage dessen, wohin die fehlende Masse der Bindungsenergie geht, ist von Interesse. Die Antwort ist, dass diese Masse von einem System verloren wird, das nicht geschlossen wird. Es verwandelt sich zur Hitze, den leichten, höheren Energiestaaten des Kerns/Atoms oder den anderen Formen der Energie, aber diese Typen der Energie haben auch Masse, und es ist notwendig, dass sie vom System entfernt werden, bevor seine Masse abnehmen kann. Das "Massendefizit" von der Bindungsenergie wird deshalb Masse entfernt, die der entfernten Energie, gemäß der Gleichung von Einstein E = mc entspricht. Sobald das System zu normalen Temperaturen kühl wird und zurückkehrt, um Staaten in Bezug auf Energieniveaus niederzulegen, gibt es weniger Masse, die im System bleibt als, es gab, als es sich zuerst verbunden hat und an der hohen Energie war. Massenmaße werden fast immer bei niedrigen Temperaturen mit Systemen in Boden-Staaten gemacht, und dieser Unterschied zwischen der Masse eines Systems und der Summe der Massen seiner isolierten Teile wird ein Massendefizit genannt. So, wenn Bindungsenergie-Masse in die Hitze umgestaltet wird, muss das System abgekühlt werden (die Hitze entfernt), bevor das Massendefizit im abgekühlten System erscheint. In diesem Fall vertritt die entfernte Hitze genau das Massen"Defizit", und die Hitze selbst behält die Masse, die (aus dem Gesichtswinkel vom anfänglichen System) verloren wurde. Diese Masse erscheint in jedem anderen System, das die Hitze absorbiert und Thermalenergie gewinnt.

Als eine Illustration, denken Sie zwei Gegenstände, die einander im Raum durch ihr Schwerefeld anziehen. Die Anziehungskraft-Kraft beschleunigt die Gegenstände, und sie gewinnen etwas Geschwindigkeit zu einander, das Potenzial (Ernst) Energie in den kinetischen (Bewegung) Energie umwandelnd. Wenn entweder die Partikeln 1) einander ohne Wechselwirkung durchführen oder 2) elastisch während der Kollision, die gewonnene kinetische Energie (verbunden mit der Geschwindigkeit) zurücktreiben, fängt an, in die potenzielle Form zurückzukehren, die kollidierten Partikeln einzeln steuernd. Die sich verlangsamenden Partikeln werden zur anfänglichen Entfernung und darüber hinaus in die Unendlichkeit zurückkehren oder anhalten und die Kollision wiederholen (Schwingung findet statt). Das zeigt, dass sich das System, das keine Energie verliert, nicht verbindet (binden) in einen festen Gegenstand, dessen Teile in kurzen Entfernungen schwingen. Deshalb, um die Partikeln zu binden, muss die kinetische Energie gewonnen wegen der Anziehungskraft (durch die widerspenstige Kraft) zerstreut werden. Komplizierte Gegenstände in der Kollision erleben normalerweise unelastischen Stoß, eine kinetische Energie in die innere Energie umgestaltend (Hitzeinhalt, der Atombewegung ist), der weiter in der Form von Fotonen — das Licht und die Hitze ausgestrahlt wird. Sobald die Energie, dem Ernst zu entkommen, in der Kollision zerstreut wird, werden die Teile am näheren, vielleicht atomar, Entfernung schwingen, so wie ein fester Gegenstand aussehend. Diese verlorene Energie, notwendig, um die potenzielle Barriere zu überwinden, um die Gegenstände zu trennen, ist die Bindungsenergie. Wenn diese Bindungsenergie im System als Hitze behalten würde, würde seine Masse nicht abnehmen. Jedoch würde Bindungsenergie, die vom System (als Hitzeradiation) verloren ist, selbst Masse haben, und vertritt direkt das "Massendefizit" des kalten, bestimmten Systems.

Nah analoge Rücksichten gelten in chemischen und Kernrücksichten. Exothermic ändern chemische Reaktionen in geschlossenen Systemen Masse nicht, aber werden weniger massiv, sobald die Hitze der Reaktion entfernt wird, obwohl diese Massenänderung viel zu klein ist, um mit der Serienausstattung zu messen. In Kernreaktionen, jedoch, ist der Bruchteil der Masse, die als Licht oder Hitze, d. h., Bindungsenergie entfernt werden kann, häufig ein viel größerer Bruchteil der Systemmasse. Es kann so direkt als ein Massenunterschied zwischen Rest-Massen von Reaktionspartnern und (abgekühlten) Produkten gemessen werden. Das ist, weil Kernkräfte verhältnismäßig stärker sind als die Kräfte von Coulombic, die mit den Wechselwirkungen zwischen Elektronen und Protonen, diesem Temperaturanstieg in der Chemie vereinigt sind.

Massenänderung

Massenänderung (Abnahme) in bestimmten Systemen, besonders atomaren Kernen, ist auch Massendefekt, Massendefizit oder Massenverpackungsbruchteil genannt worden.

Der Unterschied zwischen dem ungebundenen System hat Masse berechnet und hat experimentell Masse des Kerns gemessen (Massenänderung) wird durch Δm angezeigt. Es kann wie folgt berechnet werden:

:Mass-Änderung = (hat losgebundenes System Masse berechnet) - (gemessene Masse des Kerns)

:: d. h., (Summe von Massen von Protonen und Neutronen) - (gemessene Masse des Kerns)

In Kernreaktionen kann die Energie, die ausgestrahlt oder sonst als Bindungsenergie entfernt werden muss, in der Form von elektromagnetischen Wellen, wie Gammastrahlung, oder als Hitze sein. Wieder, jedoch, kann kein Massendefizit in der Theorie erscheinen, bis diese Radiation ausgestrahlt worden ist und nicht mehr ein Teil des Systems ist.

Die Energie, die entweder während der Kernfusion oder während Atomspaltung abgegeben ist, ist der Unterschied zwischen den Bindungsenergien des Brennstoffs und der Fusion oder Spaltungsprodukte. In der Praxis kann diese Energie auch von den wesentlichen Massenunterschieden zwischen dem Brennstoff und den Produkten berechnet werden, einmal hat Hitze entwickelt, und Radiation sind entfernt worden.

Wenn die Nukleonen zusammen gruppiert werden, um einen Kern zu bilden, verlieren sie einen kleinen Betrag der Masse, d. h. es gibt Massenänderung. Diese Massenänderung wird als (häufig leuchtend) Energie gemäß der Beziehung E = mc veröffentlicht; so

Bindungsenergie = Masse ändert × c.

Diese Energie ist ein Maß der Kräfte, die die Nukleonen zusammenhalten, und sie Energie vertritt, die von der Umgebung geliefert werden muss, wenn der Kern zerbrochen werden soll. Es ist als Bindungsenergie bekannt, und die Massenänderung ist ein Maß der Bindungsenergie, weil es einfach die Masse der Energie vertritt, die gegen die Umgebung nach der Schwergängigkeit verloren worden ist.

2005 hat Rainville. einen direkten Test der Energiegleichwertigkeit der Masse veröffentlicht, die in der Bindungsenergie eines Neutrons zu Atomen von besonderen Isotopen von Silikon und Schwefel, durch das Vergleichen der neuen Massenänderung zur Energie des ausgestrahlten mit der Neutronfestnahme vereinigten Gammastrahls verloren ist. Der verbindliche Massenverlust ist mit der Gammastrahl-Energie zu einer Präzision von ±0.00004 %, dem genauesten Test von E=mc bis heute übereingestimmt.

Übermasse

Es wird experimentell bemerkt, dass die Masse des Kerns kleiner ist als die Zahl von Nukleonen jeder, der mit einer Masse von 1:00 Uhr u aufgezählt ist.. Dieser Unterschied wird Massenübermaß genannt.

Der Unterschied zwischen der wirklichen Masse des Kerns, der in Atommasseneinheiten und der Zahl von Nukleonen gemessen ist, wird Massenübermaß genannt d. h.

Massenübermaß = M - = Überenergie / c

mit: M kommt der wirklichen Masse des Kerns in u gleich.

und: A kommt der Massenzahl gleich.

Dieses Massenübermaß ist ein praktischer Wert, der von experimentell gemessenen Nukleonenmassen berechnet ist und in Kerndatenbanken versorgt ist. Für Mittelgewichtsnuclides ist dieser Wert im Gegensatz zur Massenänderung negativ, die für jeden nuclide nie negativ ist.

Kernbindungsenergie

Elektronbindungsenergie

Gravitationsbindungsenergie

Band-Energie

Siehe auch

• Chemisches Band
• Elektronbindungsenergie
• Halbempirische Massenformel
• William Prout
• Masse von Virial

Links

• Graph von Bindungsenergien der Elemente
• Kernbindungsenergie
• Masse und Nuclide Stabilität
• Experimentelle Atommassendaten haben November 2003 kompiliert