الفيزياء فصل ثاني

1.الفكرة الرئيسة: أوضّح المقصود بما يأتي: العدد الذري،

العدد الكتلي، النيوكليون، طاقة الربط النووية، نطاق الاستقرار.

العدد الذري: عدد البروتونات في النواة.
العدد الكتلي: عدد البروتونات والنيوترونات في النواة .
النيوكليون: اسم يطلق على كل من البروتون أو النيوترون.
طاقة الربط النووية: الطاقة التي يجب تزويدها للنواة لفصل

مكوناتها (النيوكليونات) عن بعضها نهائياً.

نطاق الاستقرار النووي: النطاق التي تقع ضمنه النوى

 المستقرة في منحنى(Z-N)

2. أستخدم المتغيرات: النواة (X) لها ثمانية أضعاف العدد

 الكتلي للنواة (Y).         أجد نسبة: 

أ. نصف قطر النواة (X) إلى نصف قطر النواة (Y) 

$\frac{r_X}{r_Y}=\frac{r_{0 }\sqrt[3]{A_X}}{r_0 \sqrt[3]{A_Y}}=\frac{\sqrt[3]{A_X}}{\sqrt[3]{8A_X}}=\frac{1}{2}$

ب. حجم النواة (X) إلى حجم النواة(Y) 

$\frac{V_X}{V_Y}=\frac{{\displaystyle \frac{4}{3}}\mathrm{\pi } {\mathrm{r}}_{\mathrm{X}}^3}{{\displaystyle \frac{4}{3}}\mathrm{\pi } {\mathrm{r}}_{\mathrm{Y}}^3}=\frac{r_0^3 A_X}{r_0^3 A_Y}=\frac{A_X}{8 A_X}=\frac{1}{8}$

ج. كثافة النواة (X) إلى كثافة النواة (Y) 

$\frac{{\rho }_X}{{\rho }_Y}=1$

3. أجد لنواة (${}_3{}^{7}Li$) عدد البروتونات وعدد النيوترونات وعدد النيوكليونات

عدد البروتونات =3، عدد النيوترونات =4، عدد النيوكليونات= 7

4. أناقش: للنيوترون دور مهمّ في استقرار النواة، أناقش زملائي/زميلاتي

   في صحّة هذه العبارة.

بما أن النيوترون متعادل الشحنة فلا يساهم بقوة تنافر كهربائية

ولكنه يساهم في قوة تجاذب نووي، فوجود النيوترونات داخل النواة

 يزيد من قوة التجاذب النووية حتى تصبح القوة النووية هي القوة

 السائدة مما يساهم في استقرار  النواة.
 

5. أتوقّع أيّ النوى الآتية مستقر، وأيّها غير مستقر، مع بيان السبب:

     ${}_{12}{}^{24}Mg, {}_{92}{}^{238}U$

النواة(${}_{92}{}^{238}U$ ) غير مستقرة حيث عددها الذري أكبر من 82

النواة (${}_{12}{}^{24}Mg$) مستقرة حيث إن عددها الذري أقل من 20، وعدد

  بروتوناتها يساوي عدد نويتروناتها. 

6. أحسب طاقة الربط النووية وطاقة الربط النووية لكل نيوكليون لنواتي 

النيكل (${}_{28}{}^{62}Ni$) والحديد (${}_{26}{}^{56}Fe$) حيث:

الجسم أو النواة	$m_p$	$m_N$	$m_{Ni}$	$m_{Fe}$
الكتلة ($amu$)	1.00728	1.00867	61.91297	55.92066

أولا: نواة (${}_{28}{}^{62}Ni$)

$$\begin{gathered} ∆m=Z m_p+N m_N -m_{Ni} \\ =28\times 1.00728+34\times 1.00867-61.91297=0.58565amu \\ BE=∆m\times 931.5=0.5856\times 931.5=545.5\mathrm{MeV} \\ \frac{BE}{A}=\frac{545.5}{62}=8.799\mathrm{Mev} \end{gathered}$$

ثانيا: نواة (${}_{26}{}^{56}Fe$ ): 

$$\begin{gathered} ∆m=Z m_p+N m_N -m_{Fe} \\ = 26\times 1.00728+ 30\times 1.00867-55.92066=0.52872amu \\ BE= ∆m\times 931.5= 492.5\mathrm{MeV} \\ \frac{BE}{A}=\frac{492.5}{56}=8.795\mathrm{MeV} \end{gathered}$$

7. أستنتج: يمثّل الجدول الآتي: طاقة الربط النووية والعدد الكتلي

 لبعض النوى، فأيّ النوى أكثر استقراراً ؟ أفسّر إجابتي.
 

النواة	طاقة الربط النووية	العدد الكتلي
X	1600MeV	200
Y	492MeV	56
Z	28MeV	4

نحسب طاقة الربط لكل نيوكليون لكل منها، والنواة التي لها أكبر

 طاقة ربط لكل نيوكليون هي الأكثر استقرارا.

النواة	طاقة الربط لكل نيوكليون (MeV)
X	$\frac{1600}{200}=8$
Y	$\frac{492}{56}=8.79$
Z	$\frac{28}{4}=7$

طاقة الربط لكل نيوكليون للنواة (Y) هي الأكبر، لذلك هي

 الأكثر استقرارا. 

8. التفكير الناقد: يُلاحظ من منحنى طاقة الربط النووية لكلّ

نيوكليون مع العدد الكتلي أنّ طاقة الربط النووية لكل نيوكليون

 لا تتغيّر كثيرًا بعد العدد الكتلي (60).
 فهل لذلك علاقة بأنّ القوة النوويّة قصيرة المدى؟ أفسّر إجابتي

طاقة الربط النووية لكل نيوكلوين لم تتغير كثيرا،لأن القوة النووية

 قصيرة المدى، بمعنى أن النيوكليون داخل النواة يتجاذب مع

 النيوكليونات المحيطة به فقط،  ولا يتأثر ببقية النيوكليونات وهذا

 ما يعرف بإشباع القوة النووية القوية.