核聚变研究

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核聚变研究

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°§r键せしゅ薬師Psi^^ゞ 更新于2025-4-7 03:49:15

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结合能是核子结合时释放的能量,或者拆解原子核所需的能量。需要解释质量亏损,以及如何用爱因斯坦的质能方程计算结合能。平均结合能的概念也很重要,因为它关系到核的稳定性,比如铁附近的元素最稳定。

然后是质子和中子如何形成原子核。这里需要提到强相互作用,也就是核力,通过交换π介子来起作用。同时,要对比电磁力,说明为什么中子对维持原子核结构很重要,尤其是在重核中中子数多于质子的原因。

可能还需要涵盖液滴模型,解释结合能的各个组成部分,比如体积能、表面能、库仑斥力等。还有中子质子比的变化规律,从轻核到重核的N/Z比增加,以及幻数的概念,这些对于理解核的稳定性都很关键。

应用方面,要联系实际,比如核能利用中的裂变和聚变,如何通过结合能曲线解释能量释放。还有核合成过程,比如超新星中的r过程,生成重元素。

重要概念,比如结合能曲线的形状,为什么中等质量的核更稳定。还有衰变过程如何调整N/Z比,比如β衰变和α衰变的作用。可能还需要提到一些关键例子,比如铀-235的裂变,或者氢聚变的条件。

1. 结合能定义及计算

  结合能指自由质子和中子结合成原子核时释放的能量,或拆散原子核所需能量。

*质量亏损:单个核质量总和减去原子核实际质量,亏损质量(Δm)通过爱因斯坦方程E=Δm·c²转化为结合能。

*平均结合能:总结合能除以核子数(A),反映核的稳定性。平均结合能越大,核越稳定。铁-56(约8.8 MeV/核子)附近核最稳定。

2. 质子与中子结合机制

*核力(强相互作用):短程力(作用范围约1 fm),通过交换π介子实现,强度远高于电磁力,克服质子间库仑斥力。

*中子作用:中子提供额外核力但不增加电磁斥力。重核中中子比例高(如铀-238:中子数146,质子数92,N/Z≈1.59),以平衡质子间斥力。

3. 原子核稳定性规律

*液滴模型:结合能近似为体积能(正比于A)、表面能(负表面张力项)、库仑能(质子间斥力)、对称能(中子质子数差异)及对能之和。

*中子质子比(N/Z):稳定核的N/Z随原子序数增大而升高(轻核≈1,中重核≈1.25,重核≈1.5)。偏离稳定比值时发生β衰变(如中子过多→β⁻衰变,质子过多→β⁺衰变或电子捕获)。

*幻数核:质子或中子数为2、8、20、28、50、82、126时核更稳定(例:双幻核⁴He₂⁺₂、²⁰⁸Pb₈₂¹²⁶)。

4. 结合能曲线应用

*核裂变:重核(如铀-235,平均结合能约7.6 MeV/核子)分裂为中等质量核(结合能更高),释放能量。

*核聚变:轻核(如氢,平均结合能≈1 MeV/核子)融合为较重核(如氦,结合能≈7 MeV/核子),需高温克服库仑势垒。

*核素稳定性预测:结合能曲线解释α衰变(重核释放⁴He核降低库仑能)及超新星中r过程(快中子俘获形成富中子重核)。

5. 关键公式

  结合能计算:E_b = [Z·m_p + (A-Z)·m_n - M_nucleus]·c²

(Z=质子数,A=质量数,m_p=质子质量1.007276 u,m_n=中子质量1.008665 u,M_nucleus=核质量)

质量单位换算:1 u = 931.5 MeV/c²

6. 典型问题示例

- 计算⁴He的结合能(已知⁴He质量4.001506 u  E_b = [2×1.007276 + 2×1.008665 - 4.001506]×931.5 ≈ 28.3 MeV

- 解释²³⁵U裂变释放能量原因:裂变产物(如¹⁴⁰Xe和⁹⁴Sr)平均结合能高于铀核,总质量亏损更大。

7. 总结

  核稳定性由结合能与核力主导,N/Z比、幻数、液滴模型是分析核反应的基础。结合能曲线为核能开发(裂变堆、聚变研究)及宇宙元素合成理论的核心工具。


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°§r键せしゅ薬師Psi^^ゞ
6月前
大家不看?
2条评论
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°§r键せしゅ薬師Psi^^ゞ
6月前

不看我退了

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Maquia | 复苏 回复 °§r键せしゅ薬師Psi^^ゞ
6月前

看啊啊啊

别删

Maquia 轻放到收藏夹内呢

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々「mc·柒$生米」〘蘇小塵〙〒
5月前
谁考古了,怎么突然顶了出来
2条评论
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々「mc·柒$生米」〘蘇小塵〙〒
5月前

还有就是,是有一个中子星环境的吧

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°§r键せしゅ薬師Psi^^ゞ 回复 々「mc·柒$生米」〘蘇小塵〙〒
5月前

中子星貌似还在理论阶段。没见开过,也用不太上?大家没那么大元素。不过如果好用也行啊

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N,N-二甲基-4-氨基吡啶
2月前
这个元素周期表的图鉴在哪里找?
3条评论
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°§r键せしゅ薬師Psi^^ゞ
2月前

最左边一页,我的背包,查看图鉴

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°§r键せしゅ薬師Psi^^ゞ 回复
2月前

我逆天延迟,那会我问传送门的时候我还在想下课怎么这么久,而且一点声音没有,切后台反而有声音,重进已经不知道上课多久了💦💦💦💦💦

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N,N-二甲基-4-氨基吡啶 回复 °§r键せしゅ薬師Psi^^ゞ
2月前

看来板砖用户是没有这权利的了

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°§r键せしゅ薬師Psi^^ゞ
2月前

@N,N-二甲基-4-氨基吡啶 板砖才能看啊

Screenshot_2025-03-23-00-18-14-242.jpg

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N,N-二甲基-4-氨基吡啶
2月前
看来我这板砖太旧了

Screenshot_20250323-095723.png

3条评论
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°§r键せしゅ薬師Psi^^ゞ
2月前

其实是最左边一页,但新平板有自习室才能开炉

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毛豆的三弟&化学
2月前

我和你的页面一模一样!

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毛豆的三弟&化学
2月前

我和你的页面一模一样!

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鲑氧立方
2月前

我嘞个……

司空桑元素在哪拿啊,为什么我只有p,是系统发现我近一个月都在偷懒没上课吗?(悲)

好想要氖Ne……这个是要拿什么东西换吗jj-shangxin

9条评论
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°§r键せしゅ薬師Psi^^ゞ
2月前

啊你来啦。你是新平板吗?不然可能要让你失望了。

p就是proton,质子的缩写啦。是质心的货币,可以换实物的哦,你考虑一下炼元素还是换奖品。

上课刷题考试什么的就会奖励质子的。然后就要花一点时间摸鱼,在自习室开炉的时候在恒星环境就可以把他们反应成元素了。粒子环境可以把元素变成中子作为原料或者等待中子衰变会质子。在周末下午和晚上会有自习室一般整点开炉,看具体是哪个老师。

据我所知氖还没更新啊,目前只有前九个元素。你可以先等着罢,以后会有的。

加油,爱你❤(ӦvӦ。)

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鲑氧立方 回复 °§r键せしゅ薬師Psi^^ゞ
2月前

呜哇哇哇哇,司空桑来啦——

唔…原来是要在自习室炼啊那挺不错的(手动happy猫)

近一个月我在学校忙着被真实所以基本没上线学化学感觉痛失很好多质子jj-shangxin

话说近期什么时候还有自习室?


呜哇哇哇想起来之前加了司空桑,不知道司空桑过了吗?jj-bixin

以及

很开心刚上线没多久就收到司空桑的回复了———唔…感觉又能开一段时间的狂暴模式啃啃普化了

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鲑氧立方 回复 °§r键せしゅ薬師Psi^^ゞ
2月前

噢噢想起来了,不是新iPad,还是质心发的那个学习机iPad

唔……算了一下从竞赛入坑到现在六个月都没换过—————原来是可以申请换iPad吗?jj-zhenjing


唔啊啊啊啊啊发消息延迟为什么还是这么长时间呜呜,每次都是说要等几分钟jj-shangxin

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°§r键せしゅ薬師Psi^^ゞ 回复 鲑氧立方
2月前

哇,肉眼可见的活力呢()没想到这次有这么多话了,挺有意思的,回复的比我预想的早呢,这会才看到😙

说实话我不知道上课有没有质子啊因为我一直在跟回放,希望没有错过太多。刷高阶题库和知识点是有的。不是说了周末自习室么,你下次也可以自己点进去看一眼,有个课表的,虽然不知道靠不靠谱就是了,我刚看了丫,明天晚上6点半到9点半就有👍

哇呜加联系的事忘了呢💦毕竟忙着学习,容易忘事。你叫什么?不确定哪个是你呢。我最近名字是改成“AAAAAA千问云归唯一指定正宫”了(不要在意这个奇怪的名字啊啊

换pad的事我不知道啊,好像看有人提到过,但我一开始就是新平板所以没去关心。但我好像也没多久其实呢,只比你多几个月。我也不知道学习机啊👉👈应该和管控的板砖差不多罢?

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鲑氧立方 回复 °§r键せしゅ薬師Psi^^ゞ
2月前

噢噢司空桑改名了———

我晚点去重发一个申请哇哇哇……如果看到说自己是偏二甲肼的或者是琉璃矩阵就是我了……!jj-bixin

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鲑氧立方 回复 °§r键せしゅ薬師Psi^^ゞ
2月前

噢噢好耶…!

矩阵也爱司空桑…!jj-bixin

ps:矩阵买的荧光氖管快到了哇哇哇到时候第一个拍给司空桑看————

(矩阵其实挺喜欢蓝色的可惜商家说蓝色的光度最低所以买了黄色款哇哇哇)

(看看价格还是觉得有些小贵jj-zhenjing但是一想到是惰性气体是原谅那个价格了……

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°§r键せしゅ薬師Psi^^ゞ 回复 鲑氧立方
2月前

天哪这么二次元的人设真的是现实中能存在的啊jj-zhenjing

常用的是矩阵是吗,挺好。行,晚安?可能会睡懒觉()到时候回来看你回复

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鲑氧立方 回复 °§r键せしゅ薬師Psi^^ゞ
2月前

啊啊什么二次元人设?

只是周边二次元太多了随便起个名字怕又被说特立独行zx-caizixing2@2x

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鲑氧立方 回复 °§r键せしゅ薬師Psi^^ゞ
2月前

噢噢如果司空桑说的是“鲑氧也爱司空桑”的那句唐氏发言,那个是刻意模仿的(呜呜抱歉太唐了)

以前看那些二次元就是这么说话的,虽然好奇怪但关键是他和谐啊,我现在真的是已老实求放过了,希望那些同学看在我看起来跟他们一样是二次元对我手下留情zx-caizixing2@2x

唔……要是司空桑不适应这种我就还是正常讲话jj-bixin

如果是发消息不用我而是用鲑氧的话,我的解释是因为一些事情,我可能更希望别人记住的是鲑氧而不是我,透明人是幸运的,透明人的生活也是我比较向往的

只要别人记住的是鲑氧那就会忽略我,这样就可以免于被真实之苦了🤓

或者司空桑指的是我的三个怪异昵称的话

琉璃矩阵是乱起的,原因是希望伪装成二次元希望同学看在同是二次元的份上少搞我

鲑氧其实是硅氧四面体的谐音,鲑是取自鲑鱼子,偶然一次和初中老同学吃东西觉得鬼子的鲑鱼子寿司怪好吃的便一直记着

况且硅酸盐因硅氧四面体结构而耐腐蚀耐高温,我挺希望我和化竞的缘分可以和硅氧四面体一样稳定,最好像中子星一样结合紧密(闭目)

然后是偏二甲肼,这个其实很好解释其实……我可能真的不太适应正常的人际和生活,我挺想有朝一日飞出地球,像科幻电影里面提到的一样我和人数不多的同事在空间站工作,安静而和谐。而且偏二甲肼是火箭燃料的成分之一,如果我逃不掉生活,那我就为化学燃烧一生,为人类从地球人类走向银河系人类做个推进剂也行,况且偏二甲肼有一定毒性,这样试图从我这找乐子的同学但凡有点脑子就该离我远点了zx-tangpeng1@2x

——————————————

啊啊啊很抱歉发这么一大段繁琐回复解释这种无聊的东西来打扰司空桑

司空桑晚安……!jj-bixin

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方ction
1月前
锂?怎么弄?????
1条评论
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°§r键せしゅ薬師Psi^^ゞ
1月前

多炼。

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方ction
1月前
锂咋弄?