平均结合能

物理名词

原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能（binding energy）。

定义

原子核的结合能与核子数之比，称做比结合能（specific binding energy），也叫平均结合能。比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。

其他信息

核结合能（nuclear binding energy）是将若干个核子结合成原子核放出的能量或将原子核的核子全部分散开来所需的能量。是核的重要性质之一。实验表明原子核的质量小于组成原子核的全部核子质量的总和，差额Δm称为质量亏损，与此差额对应的能量就是核结合能，记作Δmc2。例如B的结合能为58.16兆电子伏特（MeV），U的结合能为1783.9 MeV。核结合能与质量数的比值称为比结合能。核结合能和比结合能是原子核稳定程度的量度，比结合能越大，核越稳定。各种核素的比结合能排列在比结合能曲线上。

可以得出：①质量中等的核，比结合能量最大，约8.6 MeV，它们最为稳定，重核的比结合能要小些，约7.6 MeV，轻核的比结合能也要小些，并有明显的起伏，在等有较大的比结合能，比邻近的核更为稳定。使重核裂变为两个质量中等的核或使轻核聚变，都可使核更为稳定并放出能量，这是核能释放的两种途径。②A＞30以上的核，质量数变化颇大，而比结合能变化不大，说明核的结合能差不多与质量数A成正比，显示核力的饱和性。这是因为he核力是一种短程力，当A达到一定大小时，在核内和一个核子紧靠的核子数也基本不变，因此，比结合能也就基本稳定下来。核内质子之间有库仑力作用。这里和核力不同，为长程力。

因此，一个质子要受到核内所有其他质子的作用。当质子数增大时，库仑力的效果渐趋显著。这斥力有减小结合能的作用，这就是随着质子数的增加，比结合能又逐渐减小的原因。为了增加核的稳定性，在增加质子数的同时，多增加一些中子将会使核更稳定。其实，任何由更小的粒子组成系统的质量都小于组成粒子分散时的质量总和，都有相应的结合能。电子与原子核结合成原子的结合能就是原子的电离能，原子或离子结合成晶体也有结合能。核结合能比原子结合能要大得多。比结核能是原子核的结合能与该原子核所含有的核子数之比。

计算公式

某原子核的平均结合能=总结合能÷该原子核中的粒子数

（总结合能可理解为把原子核中的所有粒子打散到无穷远处所需的能量）

平均结合能越大，原子核越难被分解成单个的粒子。

此外，平均结合能还具有以下特点：

1、重核的平均结合能比中核小，因此，它们容易发生裂变并放出能量。

2、轻核的平均结合能比稍重的核的平均结合能小，因此，当轻核发生聚变时会放出能量。

3、铁的平均结合能最大。因此，比铁轻的原子多能聚变最终变为铁原子，比铁重的原子多能裂变最终变为铁原子。在大多数恒星的内部为无法通过裂变或聚变获得能量的铁核。

4、氘的平均结合能与铁的平均结合能的差值比铀235的平均结合能与铁的平均结合能的差值要大好几倍。因此，核聚变释放的能量通常要比核裂变释放的能量大。

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