¿Qué es la energía de unión nuclear?
El núcleo de un átomo es su núcleo central, que consiste en uno o más protones y, con la única excepción de la forma más ligera de hidrógeno, también los neutrones. No hay carga para un neutrón, sin embargo, algo evita que se salga del núcleo. Además, cada protón dentro del núcleo tiene carga positiva; deberían repelerse entre sí, vaciando el núcleo; algo de energía también lo impide. Por definición, la energía que mantiene todas estas partículas dentro del núcleo es la "energía de unión nuclear". Dado que Einstein descubrió la relación matemática que equipara la materia con la energía: E = mc 2 , donde E es la energía, m es la masa y c es La velocidad de la luz: la energía de enlace nuclear puede calcularse con relativa facilidad.
La masa dentro del núcleo proviene de dos fuentes. Una es la masa que cada partícula contendría si estuviera aislada, libre de carga o interacciones gravitacionales. La segunda fuente de masa es el aumento directamente atribuible a la energía de unión nuclear. Estas dos fuentes dan lugar a la ecuación m (t) = m (fp) + m (nbf) , donde "t" representa el total, "fp" representa la partícula libre y "nbf" representa la fuerza de unión nuclear. Como no existe energía negativa, la masa atribuible a la energía de enlace nuclear debe ser positiva y la energía de un núcleo total, mayor que la suma de sus neutrones y sus protones.
Al insertar esta forma de la masa en la ecuación original, la energía total de un núcleo es E (t) = m (t) c 2 . Expandir esta ecuación en su totalidad da E (t) = (m (fp) + m (nbf) ) c 2 . Multiplicar esto da E (t) = m (fp) c 2 + m (nbf) c 2 . Ahora, si se sustrae la energía atribuible a partículas individuales aisladas, esa ecuación se reduce a E (t) - E (fp) = ΔE = m (nbf) c 2 , donde ΔE es el aumento de energía por encima de las partículas libres - La energía de unión nuclear.
La fisión nuclear, o la división del núcleo atómico para producir átomos más pequeños, cada uno de los cuales tiene su propia energía de unión, es de particular importancia para el diseño y operación de las centrales eléctricas. La energía de unión de los átomos resultantes, restada de la energía de unión de los átomos de partida, proporciona el rendimiento neto que se aplica de manera constructiva o destructiva. Los usos constructivos de esta energía nuclear incluyen la producción de electricidad, que mide casi una quinta parte de toda la energía eléctrica en los Estados Unidos y más de las tres cuartas partes de la energía utilizada en Francia.