对“结合能”的几点辨析

2021年1月29日发(作者：woody)

对“结合能”的几点辨析

< br>结合能的概念，是《原子核》一章的一个教学难点，学生普遍错误的将“结合能”理解成原子核具有

的能量

——

以为原子核的比结合能大，就是平 均每个核子具有的能量越大；另一方面，在理解核能释放的

过程时，无法从结合能的角度 理清思路

——

他们不知道把自由核子作为分析问题的等效中间状 态，因此必

然无法将结合能与核能释放联系起来；而课本在介绍比结合能时，也没能够将 核子平均质量曲线做一个介

绍，从而对理解能力较差的学生提出了较高的要求，使他们始 终不得其门而入。为了解决这些问题，笔者

结合多年的教学探索，特在此对相关问题作一 辨析，期与同行交流，望各位批评指正。

一、结合能的概念

1

、结合能的定义

< br>结合角度定义：自由核子结合成原子核的过程中

释放出来的能量

< br>，叫做该原子核的结合能。

分解角度定义：将原子核分 解成自由核子时

所需要的最小的能量

，叫做该原子核的结合能。

由能量守恒可知，上述两个定义是一致的。注意，大于结合能 的能量，当然可以将原子核分解成自由

核子。

2

、类比化学键键能理解结合能

一个化学键的键能，比如

H-H

共价键的键 能，是指两个自由的氢原子形成

H-H

共价键时

释放出来的

能量

，也就是将

H -H

共价键拆开时所需要的最小的能量。这和原子核的结合能概念是一样的，因此，我们

可以将化学键键能称之为化学键的结合能，而原子核的结合能，也可以称之为核键键能。

3

、一个结论

一个原子核的基础上，再结合一些核子，从而形成更大的原子核时，将进一步释放能量，因此，原子

< p>
核越大，其结合能（也就是结合过程中释放出来能量）更越大。

二、比结合能的概念

1

、定义：原子核的结合能与原子核内核子数的比值，叫做比结合能，也叫作 平均结合能。通俗一点

儿理解，就是在结合成原子核的过程中，平均每个核子释放出来的 能量。

E

2

、比结合能曲线与平均核子质量曲线

（

1

）比结合能曲线

< br>

不同的原子核，其比结合能不一样。右图为不同原子核的比结合能随

< p>
原子序数变化的大致曲线，其中，

26

Fe

原子核的比结合能最大。

（

2

）平均核子质量曲线

比结 合能，就是平均每个核子释放出来的能量，释放出来的越多，平

均每个核子剩下的能量就 越少，由

E

?

mc

可知，平均每个核子的质量也

就越小，如右图所示，其中，

26

Fe

原子核的平均核子质量最小。

3

、一个结论

比结合能越大，意味着拆开每个核子所需要能量更多，拆开原子核更

困难，因此，原子 核的比结合能越大，原子核越稳定。由前述两个曲线可

以看出 ，

26

Fe

原子核在所有原子核中是最 稳定的。

注意，并不是原子核的结合能越大越稳定，而是

比结合能越大，原子核越稳定

；原子核太大时，原子

核的结合能尽管很大，但原子核却会变得很不稳定，很容易发生衰变。

m

三、核能的释放

●

A

D

B

E

●

●

F

●

C

●

●

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56

56

2< /p>

Z

m

2

2

Z

2

Z