核結合能

核結合能（nuclear binding energy），將若干個核子結合成原子核放出的能量或將原子核的核子全部分散開來所需的能量。是核的重要性質之一。實驗表明原子核的質量小於組成原子核的全部核子質量的總和，差額Δm稱為質量虧損，與此差額對應的能量Δmc2就是核結合能，記作B。核結合能除以質量數稱為比結合能。核結合能和比結合能是原子核穩定程度的量度，比結合能越大，核越穩定。

基本介紹

• 中文名：核結合能
• 外文名：nuclear binding energy
• 特點：比結合能越大，核越穩定
• 能量：約8.6 MeV

介紹

各種核素的比結合能排列在比結合能曲線上。可以得出：①質量中等的核，比結合能量最大，約8.6 MeV，它們最為穩定，重核的比結合能要小些，約7.6 MeV，輕核的比結合能也要小些，並有明顯的起伏，在等有較大的比結合能，比鄰近的核更為穩定。使重核裂變為兩個質量中等的核或使輕核聚變，都可使核更為穩定並放出能量，這是核能釋放的兩種途徑。②A>30以上的核，質量數變化頗大，而比結合能變化不大，說明核的結合能差不多與質量數A成正比，顯示核力的飽和性。

其實，任何由更小的粒子組成系統的質量都小於組成粒子分散時的質量總和，都有相應的結合能。電子與原子核結合成原子的結合能就是原子的電離能，原子或離子結合成晶體也有結合能。核結合能比原子結合能要大得多。

實驗測量

原子核由中子和質子構成。每箇中子和質子都有自己的質量。但由於強相互作用與庫倫相互作用的存在，一個原子核的質量不完全等於每箇中子和質子的質量和。

比如氦原子的質量Mhe=4.002603原子質量單位（u）,氫原子的質量Mh=1.007825u,中子的質量M(n）=1.008665u

氦核的質量與組成它的2質子（即2個氫原子）與2箇中子質量和不同：

2×Mh+2×M（n）=2×1.007825u+2×1.008665u=4.032980u

Mhe= 4.002603u

其差值為：

△M=4.032980u－4.002603u=0.030377u

當二個中子和二個質子組成一個氦核時，要損失△M=0.030377u的質量。通過愛因斯坦的質能方程，可以算出由兩個中子和兩個質子形成一個氦核所釋放的能量：ΔE=ΔMc^2=28.30兆電子伏特。

原理

核結合能主要由強相互作用引起。其中包括體積能、表面能、庫倫排斥能、對稱能和對能等組成。

液滴模型

由於原子核的結構與水滴的結構十分相近，可將原子核近似看做密度十分巨大的液滴來處理，這就是原子核的液滴模型。

比較

結合能與比結合能

很顯然，組成原子的核子越多，它的結合能就越高。因此，我們不妨將原子核的結合能與核子數之比定義為一個新的物理量——比結合能（又稱平均結合能）。比結合能越大，原子核中的核子結合得越牢固，原子核越穩定。精密的物理檢測表明對於質量數偏低的原子，核子比結合能隨著質量數的增大而增大，而在鎂和鐵之間達到最大，之後便隨著質量數的增大而減小。因此可以得出，當重原子裂變成兩個或多個原子時，生成原子的結合能總和會大於原來重原子所具有的結合能，此間的差值便會以熱能的形式釋放出來，這便是核裂變反應。反之，當幾個輕原子結合，合成原子的結合能大於原本所有原子結合能之和，這便是核聚變反應放出能量的來源。

套用

核能因為其巨大的能量具有強大的套用潛力但同時如果套用不當，落入反和平人士手中，其高強度能量卻有可能變成全人類的災難。核能一直備受抵制卻不可替代。 核能的套用主要集中在以下幾種形式：

• 核電站
  
• 醫療（放射性治療）
  
• 小型核能動力裝置
  
• 核武器