這是一個好問題,當初艾伯菌我也有同樣的困惑,在了解更多知識后,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。 這將導致: (1)鐵以下的原子,聚變會釋放能量; (2)鐵以上的原子,裂變會釋放能量; 核子質(zhì)量 原子一般由質(zhì)子和中子組成,比如氘核,氘核就由一個質(zhì)子和一個中子組成,但是氘核的總質(zhì)量,并不等于“質(zhì)子質(zhì)量+中子質(zhì)量”。 因為它們之間的強相互作用,會因為相對論效應(質(zhì)能方程),產(chǎn)生額外的相對論質(zhì)量。 如此一來,不同原子的中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)不同,強相互作用存在差異,就會反映到核子的相對論質(zhì)量上;對于每種原子的平均核子質(zhì)量,就能反應每種原子的相對論質(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,也就是說鐵的平均核子質(zhì)量最小,這就導致一個結(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; 對于這兩種情況,都需要吸收巨大的能量,所以反應條件非??量?,只有某些極端條件下,才能進行! 目前,人類能掌控核裂變反應,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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