Q-værdi Q

Q-værdi
Massedefekt
Q-værdien er tilvækst i kinetisk energi i en kerneproces
En tilvækst i kinetisk energi kommer fra omdannelse af masse til energi
Omdannelsen af masse til energi kom fra massedefekten i kernerne
Q-værdi
Q-værdien
Q-værdien udregnes ved følgende
𝑄 = −∆𝑚 · 𝑐 2
Hvor massetilvæksten ∆𝑚 = 𝑚𝑒𝑓𝑡𝑒𝑟 − 𝑚𝑓ø𝑟 for en kerneproces
Positiv Q-værdi betyder frigørelse af energi og masse forsvinder (exoterm proces)
Negativ Q-værdi betyder forbrug af energi og masse dannes (endoterm proces)
Q-værdi
Q-værdien
Eksempel med processen
4
2𝐻𝑒
+ 147𝑁 → 11𝐻 + 178𝑂 + 𝑄
Massetilvæksten findes
𝑚𝑒𝑓𝑡𝑒𝑟
𝑚𝑓ø𝑟
∆𝑚 = 𝑚𝐻 + 𝑚𝑂 − 𝑚𝐻𝑒 + 𝑚𝑁 = 0,0012808𝑢
Altså er massen efter større end massen før
Q-værdi
Q-værdien
Eksempel (forsat)
Q-værdien findes
𝑄 = −∆𝑚 · 𝑐 2 = −1,19𝑀𝑒𝑉
Q-værdien er negativ, processen er altså endoterm (energi krævende)
--- Vigtig --I eksemplet brugs atommasser, men det er kun kernerne der indgår i
reaktionen og man burde have korrigeret for elektronerne
Elektronerne kan undlades, da der er samme antal før og efter
Q-værdi
Q-værdien
Eksempel med processen
60
27𝐶𝑜
→
60
28𝑁𝑖
+ −10𝑒 + 𝜈
Antallet af elektroner før er 27, antallet af elektroner efter er 29
Masserne af atomerne kan ikke bruges, det skal være masserne af kernerne
𝑚𝑁𝑖 𝑘𝑒𝑟𝑛𝑒𝑛
𝑚𝐶𝑜 𝑘𝑒𝑟𝑛𝑒𝑛
Δ𝑚 = 𝑚𝑁𝑖 − 28 · 𝑚𝑒 + 𝑚𝑒 − 𝑚𝐶𝑜 − 27 · 𝑚𝑒 = −0,003031𝑢
Q-værdi
Fusion og fission
Fusion – Sammensmeltning af lette kerner til tungere kerner
Processen i solen som genererer energi
Fusion af hydrogen til helium
Fission – Spaltning af tunge kerner til lettere kerner
Processen i et atomkraftværk som genererer energi
Fission af uran eller plutonium
Q-værdi
Fusion og fission
Hvornår er fusion og fission exoterm ?
Atomer højest på kurven er
bundet stærkest
Produkterne i en reaktion skal ligge højere
på kurven end de reagerende kerner