위키득계정 ↗
과학

핵 결합에너지

핵 결합에너지과학
영어
Nuclear binding energy
질량 결손
Δm=Zm_p+(A−Z)m_n−M_nucleus
결합에너지
B=Δmc²
핵자당 평균
B/A
핵 결합에너지는 원자핵을 구성하는 양성자와 중성자로 완전히 분리하는 데 필요한 에너지다. 분리된 핵자들의 질량 합과 결합한 원자핵의 질량 차인 질량 결손 Δm에 대해 B=Δmc²로 나타낸다.

결합한 계의 질량

결합한 원자핵의 질량은 구성 핵자들이 멀리 떨어져 있을 때의 질량 합보다 작다. 핵을 만들며 에너지를 내보냈기 때문에 계의 총에너지가 낮아진 것이다. 질량 결손은 핵자 몇 개가 사라졌다는 뜻이 아니라 결합한 계와 분리된 계의 에너지 차이를 나타낸다.

비교 기준 맞추기

질량 계산에서 원자핵 질량과 전자를 포함한 중성 원자 질량을 섞으면 안 된다. 원자 질량표를 쓸 때는 전자 수와 전자 결합에너지의 처리 방식을 일관되게 맞춰야 한다. 특히 작은 차이를 계산하므로 이런 구분이 결과에 영향을 준다.

전체와 핵자당 값

질량수가 큰 핵은 전체 결합에너지가 커도 핵자당 결합에너지가 더 작을 수 있다. B/A는 핵 전체를 완전히 분리할 때의 평균값이다. 특정한 양성자나 중성자 하나를 떼어내는 분리에너지와 항상 같지는 않다.

핵반응의 에너지

반응 뒤 생성물들의 총질량이 반응 전보다 작으면 차이에 해당하는 에너지가 방출될 수 있다. 가벼운 핵의 융합과 무거운 핵의 분열이 에너지를 낼 수 있는 이유를 결합에너지 변화로 이해한다. 단순히 핵이 커지거나 작아진다는 이유만으로 모든 반응이 발열인 것은 아니다.

관련 문서

원자핵 / 양성자 / 중성자 / 질량 / 에너지 / 질량수 / 핵융합 / 핵분열 / 특수 상대성 이론