Μάζα ελάττωμα έναντι ενέργειας δέσμευσης
Το ελάττωμα μάζας και η ενέργεια δέσμευσης είναι δύο έννοιες που απαντώνται στη μελέτη πεδίων όπως η ατομική δομή, η πυρηνική φυσική, οι στρατιωτικές εφαρμογές και η δυαδικότητα των κυματικών σωματιδίων της ύλης. Είναι ζωτικής σημασίας να έχουμε σαφή κατανόηση αυτών των εννοιών προκειμένου να εφαρμόσουμε τις ιδιότητές τους και να διαπρέψουμε σε τέτοιους τομείς. Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε τι είναι το ελάττωμα μάζας και η ενέργεια δέσμευσης, οι εφαρμογές τους, οι ορισμοί του ελαττώματος μάζας και της ενέργειας δέσμευσης, οι ομοιότητές τους και τέλος οι διαφορές μεταξύ ελαττώματος μάζας και ενέργειας δέσμευσης.
Τι είναι το μαζικό ελάττωμα;
Μάζα ελάττωμα ενός συστήματος είναι η διαφορά της μετρούμενης μάζας του συστήματος από την υπολογιζόμενη μάζα του συστήματος. Τέτοια γεγονότα συμβαίνουν σε πυρηνικές αντιδράσεις. Για παράδειγμα, η πυρηνική αντίδραση που λαμβάνει χώρα στον ήλιο είναι ένα τέτοιο γεγονός. Τέσσερις πυρήνες υδρογόνου συγχωνεύονται για να σχηματίσουν έναν πυρήνα ηλίου. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως πυρηνική σύντηξη. Σε αυτή τη διαδικασία, η συνδυασμένη μετρούμενη μάζα των τεσσάρων πυρήνων υδρογόνου είναι μεγαλύτερη από τη συνδυασμένη μάζα των προϊόντων. Η μάζα που λείπει μετατρέπεται σε ενέργεια. Πρέπει πρώτα να κατανοήσουμε τη δυαδικότητα ενέργειας – μάζας της ύλης, για να κατανοήσουμε σωστά αυτή την έννοια. Η θεωρία της σχετικότητας μαζί με την κβαντομηχανική έδειξαν ότι η ενέργεια και η μάζα είναι εναλλάξιμα. Αυτό οδηγεί στη διατήρηση της ενέργειας - μάζας του σύμπαντος. Ωστόσο, όταν δεν παρουσιάζεται πυρηνική σύντηξη ή πυρηνική σχάση, μπορεί να θεωρηθεί ότι η ενέργεια ενός συστήματος διατηρείται. Με τον Άλμπερτ Αϊνστάιν να διατυπώνει τη θεωρία της σχετικότητας το 1905, σχεδόν οτιδήποτε κλασικό κατέρρευσε. Συνέχισε δείχνοντας ότι τα κύματα συμπεριφέρονταν μερικές φορές ως σωματίδια και τα σωματίδια συμπεριφέρονταν ως κύματα. Αυτό ήταν γνωστό ως η δυαδικότητα των κυματικών σωματιδίων. Αυτό οδήγησε σε ομοφωνία μεταξύ μάζας και ενέργειας. Και οι δύο αυτές ποσότητες είναι δύο μορφές ύλης. Η περίφημη εξίσωση E=mc2 μας δίνει την ποσότητα ενέργειας που μπορεί να ληφθεί από m ποσότητα μάζας.
Τι είναι Ενέργεια Δέσμευσης;
Ενέργεια δέσμευσης είναι η ενέργεια που απελευθερώνεται όταν ένα σύστημα μεταφέρεται από μια αδέσμευτη κατάσταση σε μια δεσμευμένη κατάσταση. Όταν ληφθεί υπόψη το σύστημα, αυτό είναι απώλεια ενέργειας. Ωστόσο, η σύμβαση για τη δεσμευτική ενέργεια είναι να την εκλάβουμε ως θετική. Η συνολική δυναμική ενέργεια του τελικού συστήματος είναι πάντα χαμηλότερη από το αρχικό σύστημα όταν ένα σύστημα μεταβαίνει σε μια δεσμευμένη κατάσταση. Με τη σειρά του, αυτή η δεσμευτική ενέργεια απαιτείται για να σπάσει τη σύνδεση του συστήματος. Για τις πυρηνικές αντιδράσεις, αυτή η δεσμευτική ενέργεια έρχεται με τη μορφή ελαττώματος μάζας. Όσο υψηλότερη είναι η ενέργεια δέσμευσης ενός συστήματος, τόσο πιο σταθερό είναι το σύστημα. Ο σχηματισμός ενός δεσμού είναι πάντα μια εξώθερμη αντίδραση ενώ η διάσπαση ενός δεσμού είναι πάντα ενδόθερμη. Για τον μοριακό σχηματισμό και το σχηματισμό διαμοριακών δεσμών, η ενέργεια δέσμευσης απελευθερώνεται ως θερμότητα ή ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ελαττώματος μάζας και ενέργειας δέσμευσης;
• Ελάττωμα μάζας είναι η διαφορά μεταξύ της υπολογισμένης μάζας του συστήματος και της μετρούμενης μάζας του συστήματος, ενώ η ενέργεια δέσμευσης είναι η συνολική ενεργειακή διαφορά μεταξύ του αρχικού συστήματος και του δεσμευμένου συστήματος.
• Στις πυρηνικές αντιδράσεις, η ενέργεια δέσμευσης αντιστοιχεί στο ελάττωμα μάζας του συστήματος.
