خطوات الاستخدام
الخطوة الأولى: أدخل الكتلة الإجمالية للمواد المتفاعلة (reactantMass) بوحدة الكتلة الذرية (u). يمكنك الحصول على هذه القيم من جداول الكتل الذرية أو من بيانات النظائر. مثلاً، في تفاعل اندماج الديوتيريوم مع التريتيوم، كتلة الديوتيريوم = 2.014102 u وكتلة التريتيوم = 3.016049 u، لذا أدخل 5.030151 u.
الخطوة الثانية: أدخل الكتلة الإجمالية للمواد الناتجة (productMass) بنفس الوحدة (u). في التفاعل السابق، الناتج هو الهيليوم-4 (4.002602 u) ونيوترون (1.008665 u)، لذا المجموع = 5.011267 u.
الخطوة الثالثة: انقر على زر الحساب. ستقوم الحاسبة بطرح كتلة النواتج من كتلة المتفاعلات: Δm = reactantMass - productMass. إذا كانت Δm موجبة، يعني ذلك نقصان في الكتلة (تحول إلى طاقة)، وإذا كانت سالبة فهي زيادة.
الخطوة الرابعة: تقوم الحاسبة بتحويل فرق الكتلة إلى طاقة باستخدام معادلة أينشتاين Q = Δm × 931.494 MeV/u. الناتج هو قيمة Q بالـ MeV. قيمة Q الموجبة تعني تفاعل باعث للطاقة (طاردة للحرارة)، والسلبية تعني تفاعل ماص للطاقة.
أمثلة محلولة
تطبيقات عملية على قيمة Q للتفاعل النووي بخطوات الحل كاملة.
الحل
كتلة المتفاعلات = 2.014102 + 3.016049 = 5.030151 u. كتلة النواتج = 4.002602 + 1.008665 = 5.011267 u. فرق الكتلة Δm = 5.030151 - 5.011267 = 0.018884 u. قيمة Q = 0.018884 × 931.494 ≈ 17.59 MeV. هذه طاقة كبيرة جداً تُحرر في الاندماج النووي، وهو مصدر طاقة الشمس والقنابل الهيدروجينية. لاحظ أن Q موجب مما يعني تفاعل طارد للطاقة.
الحل
كتلة المتفاعل (الأب) = 238.050788 u. كتلة النواتج = 234.043601 + 4.002603 = 238.046204 u. فرق الكتلة Δm = 238.050788 - 238.046204 = 0.004584 u. قيمة Q = 0.004584 × 931.494 ≈ 4.27 MeV. هذا يعني أن تحلل ألفا لليورانيوم-238 يطلق طاقة مقدارها 4.27 MeV. على الرغم من أن الطاقة صغيرة نسبياً مقارنة بالاندماج، إلا أنها كافية لجعل اليورانيوم مشعاً. هذه الطاقة تظهر كطاقة حركية لجسيم ألفا والنواة الابنة، وهي أساس الطاقة النووية المستخدمة في المفاعلات.
أمثلة محسوبة
قيم مُدخَلة ونتيجة محسوبة فعليًا بواسطة قيمة Q للتفاعل النووي.
قيم مُدخَلة قياسية
- كتلة المتفاعلات (u)
- 50
- كتلة النواتج (u)
- 50