Frigjord energi vid fusion och fission

Fysik B - NV08FMTEn fråga på dagens lektion gällde hur massorna (energierna) förhåller sig mellan produkter och ursprung vid fusion och fission. Regeln är att de spontana processerna avger energi, och att dessa går i den riktningen mot järn och nickel (se bilden Bindningsenergi som funktion av masstal). Det innebär att produkterna, dvs det som står på höger sida om reaktionspilen, är lättare än ursprungsnukliden. Detta hoppas jag att det inte råder någon tvekan om.

Vi har också sett att summan av kärnpartiklarnas massa är ”större” än en sammansatt kärnas massa (massdefekt). Detta kan illustreras på ett förenklat sätt som ”1 + 1 < 2”. Skillnaden kommer sig utav att en del av massan manisfesteras i form av bindningsenergi. Slår vi t ex ihop två vätekärnor, kommer produktens massa (heliumkärnan) att ha en lägre massa än summan av vätekärnornas.

Har vi en urankärna (som är tyngre än järn / nickel) som klyvs kommer det att frigöras energi i fissionen (klyvningen). Summan av produkternas massor är alltså även här lägre än ursprungsmassan. Det som skiljer processerna åt är att i fusionsfallet utgörs summan av produkterna av en enda kärna (helium i exemplet ovan) medan summan av produkterna i fissionsfallet består av två kärnor.

Det som kan ställa till uttryckssätten är om man säger ”1 + 1 < 2” (vilket gäller om man slår ihop två kärnor som är lättare än nickel / järn). Slår man ihop två kärnor som är tyngre än nickel / järn gäller att ”1 + 1 > 2”. Men en fusion av två tyngre kärnor kommer aldrig att ske spontant p.g.a de energiförhållanden som den redan nämnda figuren illustrerar.

Nedanstående exempel illustrerar hur man räknar med detta.

Fusion:

Vid fusion av två lättare ämnen frigörs energi, produktens massa är lägre än ursprungens sammalagda massa
Vid fusion av två lättare ämnen frigörs energi, produktens massa är lägre än ursprungens sammalagda massa

Fission:

Vid fission av ett tyngre ämne frigörs energi, produkternas sammanlagda massa är lägre än ursprungets massa
Vid fission av ett tyngre ämne frigörs energi, produkternas sammanlagda massa är lägre än ursprungets massa
Frigjord energi vid fusion och fission

Kommentera