Дефект маси (англ. Mass defect) - різниця між масою спокою атомного ядра даного ізотопу, вираженою в атомних одиницях маси, і сумою мас спокою складових його нуклонів
А куди ж маса дівається?
У поясненні передбачається, що частки нерухомі, якщо інше не зазначено явно.
Частка масою, яка не взаємодіє з полями або іншими частками, володіє повною енергією, званої в даному випадку енергією спокою. Система з двох невзаимодействующих частинок має повну енергією (в даному випадку також збігається з енергією спокою), в силу адитивності енергії рівною. Тому в даному випадку маса системи з двох частинок дорівнює, тобто сумі мас частинок.
Однак якщо зазначені частки взаємодіють між собою, і енергія взаємодії дорівнює, то повна енергія системи дорівнює, а маса системи виявляється не дорівнює сумі мас частинок:. Як видно, енергія є адитивною в загальному випадку, однак маса - немає.
Цей висновок релятивістської механіки істотно відрізняється від прийнятого в класичній механіці постулату, проте в макроскопічних масштабах при малих швидкостях / енергіях ця різниця непомітно в експерименті, якщо не задаватися питанням про природу енергії хімічних реакцій.
Отже, ми розглядаємо систему взаємодіючих c енергією нуклонів масою кожен. Нехай в результаті деякого процесу система "розвалилася" на частини і взаємодія припинилося, що рівносильно. Якщо тепер порівняти масу системи з сумою мас окремих нуклонів, то ми побачимо, що, як і було раніше сказано, адитивність мас не дотримується, різниця маси системи і суми мас окремих нуклонів становить
Однак питання "куди поділася маса" логічно лише з точки зору класичної механіки, що має в якості постулату закон збереження мас. Але опис подібних процесів виходить за рамки застосовності класичної механіки, тому стосовно даної ситуації питання виявляється некоректним, а термін "дефект мас" - лише данина історичній традиції, що склалася, коли фізики, які звикли до висновків класичної механіки, зіткнулися з уявним зникненням маси.
На додаток. Правильно поставити питання "а куди дівається енергія" - адже енергія системи до її "руйнування" не дорівнює сумі енергій спокою двох складових частин системи після її руйнування:. Відповідь дуже проста: відсутня частина в результаті процесу розпаду системи перетворилася в кінетичну енергію нуклонів - колишніх складових частин системи. Тому рівняння балансу енергій слід записати так (- кінетична енергія кожного з нуклонів після розпаду системи):
Для більшої відповідності реальної ситуації слід зауважити, що в реальній системі, що складається з двох нуклонів - ядрі дейтерію - нуклони взаємодіють з енергією, меншою нуля:. Тому мимовільний розпад ядра малоймовірний, а при певних умовах протікає зворотний процес - злиття двох нуклонів в ядро дейтерію. При цьому енергія спокою виявляється менше вихідної енергії, і її надлишок перетворюється в кінетичну енергію утворюється ядра, що і є джерелом енергії, що виходить при термоядерних реакціях (точніше, реакціях ядерного синтезу).
Як було сказано вище, після припинення взаємодії частин системи кожна з частин починає рухатися (в системі центру мас), тому повна енергія кожної "колишньої" складової частини вже не дорівнює енергії її спокою, але більше на величину кінетичної енергії. Якщо ж розглядати як і раніше систему, що складається вже з двох невзаимодействующих частин, то виявиться, що внутрішня енергія системи складається не з суми енергій спокою частин плюс енергія взаємодії, а з суми енергій спокою частин плюс енергія внутрішнього руху частин. Однак погляд на систему "цілком" призведе до висновку, що маса такої системи як і раніше та ж:
оскільки в силу закону збереження енергії
Але до цього висновку можна було легко прийти, якщо згадати, що ізольована система зберігає свої енергію і імпульс, що б всередині неї не відбувалося. З збереження імпульсу випливає, що центр мас системи після припинення взаємодії частин не змінить свого руху, тому і до, і після "розпаду" система центру мас одна і та ж. Раз так, то і енергія в системі центру мас не зміниться при розпаді. А енергія в системі центру мас - це енергія спокою, яка пропроціональна масі системи. Звідси і випливає твердження
Розгляньте замкнуту систему до ядерної реакції синтезу і після. Ви побачите, що маса цієї системи не зміниться.
PapaKarlo відповів на це питання.
При цьому енергія спокою виявляється менше вихідної енергії, і її надлишок перетворюється в кінетичну енергію утворюється ядра, що і є джерелом енергії, що виходить при термоядерних реакціях (точніше, реакціях ядерного синтезу).
Тут ви очевидно помилилися. Надлишок енергії не може перетворитися в кінетичну енергію утворюється ядра. Оскільки при цьому порушився б закон збереження імпульсу або закон збереження моменту імпульсу. Надлишкову енергію забирають частки. Наскільки я пам'ятаю, в залежності від типу реакції це можуть бути електрони, альфа-частинки, гамма-кванти, різні нейтрино. А ось при випущенні такої частки утворилося ядро і набуває кінетичну енергію.
термін "дефект мас" - лише данина історичній традиції, що склалася, коли фізики, які звикли до висновків класичної механіки, зіткнулися з уявним зникненням маси.
Мабуть, це один з тих випадків, коли буквальне значення слів, що входять в термін, не відображає суті.
Re: Дефект мас, куди дівається маса?
Тут ви очевидно помилилися. Надлишок енергії не може перетворитися в кінетичну енергію утворюється ядра. Оскільки при цьому порушився б закон збереження імпульсу або закон збереження моменту імпульсу. Надлишкову енергію забирають частки. Наскільки я пам'ятаю, в залежності від типу реакції це можуть бути електрони, альфа-частинки, гамма-кванти, різні нейтрино.
Згоден з Вами, моє виклад неакуратно, хоча для питання про "дефекті мас" якісно досить. Насправді згадана реакція (аж ніяк не єдино можлива реакція нуклеосинтеза)
протікає при досить великий кінетичної енергії протонів, достатньою для подолання кулонівського відштовхування. Якщо відволіктися від цієї енергії, то надлишок, пов'язаний з негативною енергією взаємодії нуклонів в дейтроні, розподіляється між ним, позитроном і нейтрино вкрай нерівномірно і "не на користь" дейтрона.
Дякую Вам за поправку.
Re: Дефект мас, куди дівається маса?
Дефект маси (англ. Mass defect) - різниця між масою спокою атомного ядра даного ізотопу, вираженою в атомних одиницях маси, і сумою мас спокою складових його нуклонів
А куди ж маса дівається?
Сума мас нуклонів, взятих окремо більше суми мас. взятих разом тому, що що обидва вони знаходяться в русі, і при зіткненні (злиття) частина їх мас випромінюється в простір у формі елементарних частинок (фотонів). Хто говорить про випромінювання енергії в деякій мірі прав, але енергія не форма матерії, а здатність форми матерії виробляти роботу з перетворення однієї форми матерії в іншу.
При злитті двох окремо взятих нуклонів відбувається перетворення двох форм матерії в одну нову, з новими властивостями. Цього або не розуміють, або не помічають.
Sergeich.
Re: Дефект мас, куди дівається маса?
і при зіткненні (злиття) частина їх мас випромінюється в простір у формі елементарних частинок (фотонів)
sergeich. по-Вашому зіткнення тожд. злиття? А, фотон - елем. частка, або володіє (в певний момент) її (ел.частіци) властивостями? Якщо всеж елементарна, то як, "в цьому місці", у неї йдуть "справи" з "моментом імпульсу"?
Re: Дефект мас, куди дівається маса?
Kitozavr
Щось тут все пояснюють дуже багатослівно й плутано. А насправді все просто. Перш за все, треба визначитися де ми: в класичній фізиці, або в релятивістської.
Якщо мислимо в класичній, то ніякого дефекту мас бути не може - має місце закон збереження маси. І ось, наприклад, хіміки (але не радіохіміки) "живуть" в класичній фізиці, оскільки до прийнятої у них точністю вимірювання вони "не бачать" дефекту маси. Природно, в класичній фізиці маса нікуди не може подітися.
А якщо ми живемо в релятивістській фізиці, то треба використовувати прийняте в ній визначення маси (системи частинок) де - сумарна енергія частинок, - сумарний імпульс частинок. Зокрема, в с.ц.і. сумарний імпульс дорівнює нулю, тобто маса системи частинок в с.ц.і. за визначенням дорівнює сумарній енергії, тобто сумі мас мінус енергія зв'язку. Енергія зв'язку для стійкої частки обов'язково позитивна, звідки і слід дефект мас.
Відповідно, в рялятівістской фізики маса не повинна зберігатися. Тому питання "куди вона дівається" в релятивістській фізиці не має сенсу. Це питання, фактично, являє собою спробу пояснити релятивістський факт з класичних позицій, що само по собі неконструктивно. Можна, звичайно, говорити, що частина маси "пішла" в енергію зв'язку, але це нікому не потрібно, оскільки тільки плутає і збиває з пантелику.
Іншими словами, в релятивістській фізиці, на відміну від класичної, інша система понять. Зокрема, в релятивістській фізиці кажучи про масу треба "забути" класичне поняття маси. А тоді не виникне питань, подібних Вашому.
Re: Дефект мас, куди дівається маса?
Відповідно, в рялятівістской фізики маса не повинна зберігатися. Тому питання "куди вона дівається" в релятивістській фізиці не має сенсу. Це питання, фактично, являє собою спробу пояснити релятивістський факт з класичних позицій, що само по собі неконструктивно. Можна, звичайно, говорити, що частина маси "пішла" в енергію зв'язку, але це нікому не потрібно, оскільки тільки плутає і збиває з пантелику.
А вона (маса) зберігається.
Дефект маси в точності дорівнює масі, полетів з системи з частинками,
утвореними в процесі реакції.
Re: Дефект мас, куди дівається маса?
А вона (маса) зберігається.
Дефект маси в точності дорівнює масі, полетів з системи з частинками,
утвореними в процесі реакції.
Жартувати изволите. ) Мова не про те, що працюють закони збереження. Природно, після розпаду маса системи не зміниться. Ось тільки сума мас компонент системи не дорівнює масі системи. Мова про це - сперечатися, сподіваюся, не будете?
myhand справедливо звернув увагу, що змішуються (1) збереження маси замкнутої системи і (2) рівність маси системи сумі мас її компонент. Перше справедливо і в класиці і в релятивістському випадку. Друге - тільки в класиці. Більш того, в класиці перший еквівалентно другого.
Тут ІМХО і криється джерело плутанини. Говорячи про "збереженні маси" ми повинні уточнювати, що маємо на увазі: (1) або (2)? Питання, поставлене топикстартер, ІМХО відноситься до (2).
Наведу зовсім простий приклад. Настільки простий, що нікому не прийде в голову шукати "зниклу" масу.
Отже, просте завдання. Дана система. що складається з двох точкових мас з рівними по величині і протилежними за знаком зарядами, що обертаються по колу навколо загального центру мас. Швидкості малі, так що випромінюванням нехтуємо, вважаючи рух стаціонарним. Потрібно знайти масу системи.
Класичне розгляд: маса цієї системи дорівнює
Релятивістське розгляд: маса системи дорівнює мінус енергія зв'язку.
Хто-небудь хоче шукати зниклу масу в релятивістському випадку? Тоді ми йдемо до вас.
Хто зараз на конференції
Зараз переглядають цей форум: Немає зареєстрованих користувачів
Ви не можете створювати нові теми у
Ви не можете відповідати на повідомлення
Ви не можете редагувати свої повідомлення
Ви не можете видалити свої повідомлення
Ви не можете додавати файли у цьому