Почему при ядерной реакции выделяется так много энергии?

[alex18sss18]

Почему при ядерной реакции выделяется так много энергии? Почему маленький атом источник настолько огромной энергии? Можете объяснить чём причина?

[EUgeneUS]

$E=mc^2$
каков вопрос, таков ответ.

[мат-ламер]

В школьном учебнике физики Мякишева и Синякова кое-что есть на эту тему.

[alex18sss18]

мат-ламер в сообщении #1538540 писал(а):

В школьном учебнике физики Мякишева и Синякова кое-что есть на эту тему.

А в какой теме?

[мат-ламер]

alex18sss18 в сообщении #1538541 писал(а):

А в какой теме?

11-й класс, том "Оптика. Атомная физика" . Глава 7 - "Физика атомного ядра".

[lel0lel]

alex18sss18 в сообщении #1538522 писал(а):

Почему при ядерной реакции выделяется так много энергии?

Ну как много, это как посмотреть. При делении ядра урана 235 выделяется порядка 200 МэВ. Переведите в джоули и получите мало. Много будет тогда, когда идёт цепная реакция. А почитать надо про энергию связи и про кулоновское отталкивание осколков ядра.

[zykov]

Видимо много по сравнению с химией.
В химии энергия связи обычно единицы-десятки электровольт.
Для ядра - сотни мегаэлектронвольт.

[Pphantom]

alex18sss18 в сообщении #1538522 писал(а):

Почему при ядерной реакции выделяется так много энергии?

Давайте начнем с того, что сам вопрос неверен. При ядерной реакции может выделяться энергия (много или мало - вопрос другой, смотря с чем сравнивать), может поглощаться энергия, а может ничего такого (или почти ничего) не происходить.

[sergey zhukov]

alex18sss18
Возьмем, например, два протона и будем их сближать. Они оба положительно заряжены, значит, будут отталкиваться все сильнее и сильнее. Допустим, протоны - заряженные точки, и мы считаем, что это приближение верно всегда. Тогда, чтобы сблизить их до нулевого расстояния, нужно, согласно классической электростатике, совершить бесконечную работу. Сблизим их на некоторое малое расстояние, затратив большую работу, и "свяжем веревочкой" (ядерные силы), которая будет их удерживать. Получилась очень маленькая система, которая обладает очень большой энергией (потенциальной). Если веревочку порвать, она выделяется в виде быстро разлетающихся протонов. Это что касается маленького размера и большой энергии.

Теория относительности говорит еще о том, что сама потенциальная энергия дает вклад в массу всей системы, а не только массы исходных протонов. Это значит, что масса двух таких связанных веревочкой протонов будет больше суммы их масс по отдельности на потенциальную энергию этой системы. Некоторая массивная система может каким-то образом распасться не на протоны, а вообще на одни только фотоны (частицы, не имеющие массы, но имеющие энергию). Если обратить этот распад во времени, то получается, что массивная система создается из частиц (фотонов), не имеющих массы, т.е. из чистой энергии.

[sergey zhukov]

Было даже, например, предположение, что электрон - это нечто вроде равномерно заряженного шарика из вещества, не имеющего массы (только заряд). Если этот шар велик (бесконечно большой), его потенциальная энергия равна нулю и он не имеет массы. Если такой шарик сжимать, то его потенциальная энергия будет увеличиваться все больше и больше и может стать даже эквивалентной (по формуле $E=mc^2$) массе электрона (известной из других экспериментов). Так можно подсчитать радиус такого модельного электрона. В такой модели масса электрона целиком электромагнитная (т.е. возникает благодаря его заряду).

[мат-ламер]

sergey zhukov
Масса протона из чего состоит большей частью - из энергии взаимодействия или из суммы масс составляющих?

-- Чт ноя 11, 2021 10:24:36 --

sergey zhukov в сообщении #1538600 писал(а):

Тогда, чтобы сблизить их до нулевого расстояния, нужно, согласно классической электростатике, совершить бесконечную работу.

Вот тут кроется и ответ на вопрос топик-стартера. Размер ядра сильно меньше размера атома и это решает.

[sergey zhukov]

мат-ламер
Я думаю, что нет абсолютного способа разделить массу системы на "просто массу" и "массу энергии". Так можно говорить, если мы представляем ситуацию так: есть частицы, массу которых в состоянии покоя мы считаем "просто массой", и эти частицы образуют некоторую систему, которая обладает потенциальной и кинетической энергией.

Думаю, что у нас на самом деле нет ни таких частиц, ни таких систем из этих частиц.

[Dmitriy40]

мат-ламер в сообщении #1538607 писал(а):

Масса протона из чего состоит большей частью - из энергии взаимодействия или из суммы масс составляющих?

Вот почему все так ленятся взять и самим посчитать?! Тем более что достаточно заглянуть в рувики и найти две статьи прямо по названиям "кварк" и "протон", взять оттуда числа, сложить и сравнить?
$2.3+2.3+4.8=9.4 \ll 938$, в МэВ, т.е. на 99% энергия взаимодействий.

[Alastoros]

sergey zhukov в сообщении #1538602 писал(а):

Было даже, например, предположение, что электрон - это нечто вроде равномерно заряженного шарика из вещества

Очень интересно, а когда такая модель была, никто не задумывался, не является ли электрон резервуаром энергии, которую можно высвободить, если понять природу и способ отключения давления Пуанкаре (но сейчас он вроде считается точечным?)? Насколько сильнее или слабее электронная бомба была бы по сравнению с ядерной?

[DimaM]

Alastoros в сообщении #1538648 писал(а):

Насколько сильнее или слабее электронная бомба была бы по сравнению с ядерной?

Из электрона по Пуанкаре максимум можно получить $m_ec^2$ (если вся масса получается за счет классической энергии электрического поля). Если в уране из каждого электрона столько добыть, получится процентов 45 от выделяющегося при распаде.