Калькулятор дефекта масс

Задача "рассчитайте дефект масс и энергию связи ядра" - одна из основных в разделе ядерной физики. Калькулятор использует точные константы и помогает проверить решение.

Какие данные нужны.

• Число протонов - порядковый номер элемента: гелий 2, литий 3.
• Массовое число: гелий-4 - 4, литий-7 - 7.
• Атомная масса изотопа в а. е. м. - масса нейтрального атома из таблицы изотопов, например гелий-4 - 4,002603.

Как читать результат. Число нейтронов, дефект массы в а. е. м., энергия связи в МэВ и энергия связи на нуклон.

Почему масса атома, а не ядра. В формуле берётся масса атома водорода-1 (протон плюс электрон), поэтому массы электронов сокращаются и можно брать табличную атомную массу изотопа.

Типичные ошибки.

• Берут массу протона вместо массы атома водорода вместе с массой атома - масса электронов учитывается неверно.
• Используют округлённую массу из таблицы Менделеева - это средняя масса смеси изотопов, а не масса конкретного изотопа.

Дефект массы и энергия связи; константы - рекомендованные значения Комитета по данным для науки и техники (КОДАТА) 2018 года: масса атома водорода-1 - 1,00782503223 а. е. м., масса нейтрона - 1,00866491595 а. е. м., 1 а. е. м. эквивалентна 931,49410242 МэВ; атомные массы - таблица атомных масс AME2020.

Нейтронов = Массовое число - Протонов
Дефект = Протонов * 1,00782503223 + Нейтронов * 1,00866491595 - Атомная масса
Энергия связи = Дефект * 931,49410242 МэВ
На нуклон = Энергия связи / Массовое число

Атомная масса - атомная масса изотопа, а. е. м.; 1,00782503223 - масса атома водорода-1, 1,00866491595 - масса нейтрона.

Точность. Дефект массы - до 6 знаков после запятой, энергии - до 3.

Когда ответа нет. Не введена атомная масса - дефект и энергия не считаются.

Примеры.

Гелий-4: протонов 2, массовое число 4, атомная масса 4,00260325413
 Дефект = 2 * 1,007825 + 2 * 1,008665 - 4,002603 примерно 0,030377 а. е. м.
 Энергия связи примерно 0,030377 * 931,494 примерно 28,296 МэВ, на нуклон примерно 7,074 МэВ
Железо-56: протонов 26, массовое число 56, атомная масса 55,93493633
 Нейтронов = 30, Дефект примерно 0,528460, Энергия связи примерно 492,259 МэВ, на нуклон примерно 8,790 МэВ

У железа-56 удельная энергия связи почти максимальна.