Масса ақауы және байланыс энергиясы
Масса ақауы және байланыс энергиясы - атом құрылымы, ядролық физика, әскери қолданбалар және материяның толқындық бөлшектердің қосарлылығы сияқты салаларды зерттеуде кездесетін екі ұғым. Олардың қасиеттерін қолдану және осындай салаларда озық болу үшін осы ұғымдарды нақты түсіну өте маңызды. Бұл мақалада біз массалық ақау және байланыс энергиясы деген не екенін, олардың қолданылуын, массалық ақау мен байланыс энергиясының анықтамаларын, олардың ұқсастықтарын және ең соңында массалық ақау мен байланыс энергиясының арасындағы айырмашылықтарды талқылаймыз.
Жаппай ақау дегеніміз не?
Жүйенің массалық ақауы – жүйенің өлшенген массасының жүйенің есептелген массасынан айырмашылығы. Мұндай құбылыстар ядролық реакцияларда болады. Мысалы, күнде болып жатқан ядролық реакция осындай оқиға. Төрт сутегі ядросы қосылып, гелий ядросын құрайды. Бұл процесс ядролық синтез деп аталады. Бұл процесте төрт сутегі ядросының жиынтық өлшенген массасы өнімдердің біріктірілген массасынан үлкен болады. Жетіспейтін масса энергияға айналады. Бұл ұғымды дұрыс түсіну үшін алдымен энергияны – материяның массалық дуализмін түсіну керек. Салыстырмалылық теориясы кванттық механикамен бірге энергия мен массаның өзара алмастырылатынын көрсетті. Бұл энергияның пайда болуына әкеледі - ғаламның массалық сақталуы. Алайда, ядролық синтез немесе ядролық бөліну ұсынылмаған кезде жүйенің энергиясы сақталған деп санауға болады. 1905 жылы Альберт Эйнштейн салыстырмалылық теориясын жариялаған кезде классикалық заттардың барлығы дерлік бұзылды. Ол толқындардың кейде бөлшектер, ал бөлшектердің толқындар сияқты әрекет ететінін көрсетті. Бұл толқындық бөлшектердің дуализмі ретінде белгілі болды. Бұл масса мен энергияның бірлігіне әкелді. Бұл шамалардың екеуі де материяның екі формасы болып табылады. Атақты E=mc2 теңдеуі m массасынан алуға болатын энергия мөлшерін береді.
Байланыстырушы энергия дегеніміз не?
Байланыс энергиясы – жүйе байланыспаған жағдайдан байланысқан жағдайға ауысқанда бөлінетін энергия. Жүйені қарастырғанда, бұл энергияның жоғалуы. Дегенмен, байланыстыру энергиясының конвенциясы оны оң деп қабылдау болып табылады. Соңғы жүйенің жалпы потенциалдық энергиясы жүйе байланысқан күйге өткенде әрқашан бастапқы жүйеден төмен болады. Өз кезегінде бұл байланыс энергиясы жүйенің байланысын бұзу үшін қажет. Ядролық реакциялар үшін бұл байланыс энергиясы массалық ақау түрінде келеді. Жүйенің байланыс энергиясы неғұрлым жоғары болса, жүйе тұрақты болады. Байланыстың түзілуі әрқашан экзотермиялық реакция, ал байланыстың үзілуі әрқашан эндотермиялық болады. Молекулярлық түзілу және молекулааралық байланыстың түзілуі үшін байланыс энергиясы жылу немесе электромагниттік сәулелену түрінде шығарылады.
Масса ақауы мен байланыс энергиясының айырмашылығы неде?
• Масса ақауы – жүйенің есептелген массасы мен жүйенің өлшенген массасы арасындағы айырмашылық, ал байланыс энергиясы – бастапқы жүйе мен байланысқан жүйе арасындағы жалпы энергия айырмашылығы.
• Ядролық реакцияларда байланыс энергиясы жүйенің массалық ақауына сәйкес келеді.
