這是一個(gè)好問題,當(dāng)初艾伯菌我也有同樣的困惑,在了解更多知識(shí)后,才豁然開朗!
原因
主要原因是:每種原子內(nèi)的核子(中子、質(zhì)子、反中子和反質(zhì)子的統(tǒng)稱),平均質(zhì)量存在差異,在鐵原子中的平均質(zhì)量最小。
這將導(dǎo)致:
(1)鐵以下的原子,聚變會(huì)釋放能量;
(2)鐵以上的原子,裂變會(huì)釋放能量;
核子質(zhì)量
原子一般由質(zhì)子和中子組成,比如氘核,氘核就由一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子組成,但是氘核的總質(zhì)量,并不等于“質(zhì)子質(zhì)量+中子質(zhì)量”。
因?yàn)樗鼈冎g的強(qiáng)相互作用,會(huì)因?yàn)橄鄬?duì)論效應(yīng)(質(zhì)能方程),產(chǎn)生額外的相對(duì)論質(zhì)量。
如此一來,不同原子的中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)不同,強(qiáng)相互作用存在差異,就會(huì)反映到核子的相對(duì)論質(zhì)量上;對(duì)于每種原子的平均核子質(zhì)量,就能反應(yīng)每種原子的相對(duì)論質(zhì)量大小。
平均核子質(zhì)量圖
如果把不同原子的平均核子質(zhì)量列出,就能得到下圖:
其中,鐵原子是極值點(diǎn),也就是說鐵的平均核子質(zhì)量最小,這就導(dǎo)致一個(gè)結(jié)論:
(1)比鐵小的元素,發(fā)生聚變后,平均核子質(zhì)量降低,虧損的質(zhì)量將以能量形式釋放;
(2)比鐵大的元素,發(fā)生裂變,平均核子質(zhì)量也降低,虧損的質(zhì)量也以能量形式釋放;
(3)圖像上還可以看出,氫核的平均核子質(zhì)量,大于重元素的平均核子質(zhì)量,所以聚變虧損的質(zhì)量大于裂變虧損的質(zhì)量,釋放的能量自然就更高;
這就是裂變和聚變,釋放能量的基本原理。
其他情況
當(dāng)然,如果你要反其道而行,也是可以的。
比如:
(1)比鐵小的元素(比氕大),理論上也可以發(fā)生裂變,但是平均核子質(zhì)量增加,需要補(bǔ)充能量,而且是大量的能量;
(2)比鐵大的元素,也可發(fā)生聚變,平均核子也是質(zhì)量增加,同樣需要吸收能量,比如超新星爆發(fā)中,就能發(fā)生這樣的核反應(yīng);
對(duì)于這兩種情況,都需要吸收巨大的能量,所以反應(yīng)條件非??量蹋挥心承O端條件下,才能進(jìn)行!
目前,人類能掌控核裂變反應(yīng),并用于發(fā)電,比如核電站,還有利用衰變釋放能量的核電池;但是可控核聚變的技術(shù)目前還沒有,不可控聚變就是氫彈。
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