比结合能和核子平均质量的关系「中学阶段了解结合能比结合能和核子平均质量」

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。结合能并不是由于核子结合成原子核而具有的能量，而是为把核子分开而需要的能量。说白了就是把某一个原子核完全分解成单个核子所需要吸收的能量。

可能有的小伙伴会有这样一个疑惑，那就是结合能为什么是分解时候需要吸收的能量呢？要理解这一点需要考虑核力做功，简单来说，单个质子和中子结合成原子核的过程中，由于核力做正功释放能量，这个能量就叫做原子核的结合能，相应地，要使原子核再分解为核子（质子和中子），由于要克服核力做功，就必须给予和结合过程释放的等值能量。但是原子核的结合能很难直接测量，所以利用结合能之差可以求解核反应的核能：释放的核能=核反应后的结合能-反应前的结合能。

可以定性判断对于放能核反应，核反应生成物的结合能大于反应前反应物的结合能。

再来看一下比结合能：原子核的结合能与它的核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能。在中学阶段可以认为：比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。比结合能由下面的图像可以看出，最大的是铁元素。所以自然界最稳定的就是铁。

两头高，中间低，说明中等质量的原子核比结合能较大，核子间结合较为紧密，原子核比较稳定。重核及轻核的比结合能较小，核子间结合比较松散，原子核不是很稳定。结合得比较松的原子核变到比较紧的原子核需要向外释放核能。所以我们可以通过轻核聚变和重核裂变两种方式获取核能。

观察图像我们可以理解为什么氢弹比原子弹厉害。由图可以看出轻核聚变，单个核子反应前后的结合能变化是重核裂变单个核子反应前后结合能变化的4-5倍。因为质量和能量基本上是等价的，所以也可以用核子的平均质量来说明原子核的稳定性，平均质量越小越稳定，仍然是铁最稳定。

核子的平均质量，即该种元素的平均分子质量，是原子质量与核子数的比值原子序数小的原子和原子序数大的原子的平均核子质量大于中等质量的核（铁的平均核子质量最小）。原子序数是指元素在周期表中的序号。数值上等于原子核的核电荷数（即质子数）或中性原子的核外电子数。

有的小伙伴可能会觉得很奇怪，那就是裂变和聚变都在释放能量是为什么呢？相反的，两个过程为什么都是释放能量呢？，我们可以有两个理解，第一个是不管裂变还是聚变，都有质量亏损，这是一个事实，由爱因斯坦的质能方程当然可以知道有质量亏损就有能量释放。第二个可以和天体类比一下，不管裂变还是聚变，都是核子之间的距离在增大，这也是事实，距离增大势能就会增加，当然能量就会增加，最后因为还要发展到最稳定的状态，所以增加的能量必然就释放了出来。然这只是一个近似的理解，对于我们来说，只要记住比结合能越大越稳定，平均质量越小越稳定就可以了。

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