¿Por qué la fusión nuclear de producir energía en lugar de tomar?

Question

En física nuclear, cuando se rompen, por ejemplo. un núcleo de Uranio, algunos de los neutrones que se liberan, y el original átomo se degrada a un menor elemento. La energía que se utiliza para mantener estas partículas subatómicas juntos es liberado (interacción fuerte), y una pequeña parte de la masa se convierte en energía (E=MC^2), de manera de obtener una gran cantidad de energía con una pequeña cantidad de átomos.

Entonces, ¿por qué la fusión nuclear (la operación opuesta), incluso podría liberar MUCHA más energía? Yo, ingenuamente, esperar que tome una gran cantidad de energía, no liberarla.

Yo no soy un médico, ni un estudiante, interesado en la física, y esto siempre ha sido un misterio para mí.

EDIT: en realidad, tanto de sus respuestas son grandes y cristal transparente. Que hace perfecto sentido y es exactamente lo que estaba buscando. Me gustaría poder aceptar ambas respuestas, pero el uno con el gráfico era un poco más completa. Pero gracias a ustedes dos!

Answer 1

Buena pregunta. Para pensar en ella de esa manera puede ser muy confuso. Cada átomo quiere llegar a las menos energéticas estado en el que se pueda. Esto es lo que sucede en la fisión, como se explica, y el núcleo del uranio da la energía después de que se desdobla en otros núcleos, como los núcleos hijos han perdido la energía para llegar a ese estado, pérdida de la energía que utilizamos.

¿Por qué pierden energía? Aquí es donde la energía de enlace. La energía de enlace se define como la energía necesaria para dividir un núcleo dado en lo individual de los protones y los neutrones. Expresarse de otra manera, es la energía liberada cuando los protones o los neutrones se unen para formar un núcleo. Ahora la energía de enlace no es lo que determina la estabilidad, pero la energía de enlace por nucleón (protones y los neutrones son colectivamente llamados nucleones, ya que constituyen el núcleo) que determina. Por ejemplo, si un hombre tiene un 100 dólares, y una familia de 10 ha de 500 dólares, la familia tiene más dinero colectivamente, sin embargo, individualy, el hombre tiene más dinero. De la misma manera, es la energía de enlace por nucleón , que determina la estabilidad. La gráfica de la energía de enlace por nucleón vs los elementos está dada-

Se puede ver que el hierro, tiene la mayor energía de enlace, lo que la convierte en la más estable del elemento. Ahora cada átomo quiere lograr esta estabilidad que el hierro que tiene. De uranio, en el lado derecho de la gráfica, debería dividirse con el fin de acercarse a la energía de enlace por nucleón valor que el hierro ha, mientras que los elementos ligeros como el hidrógeno necesario para fusionar con el fin de obtener el hierro de la estabilidad. Se puede ver que el hidrógeno se encuentra debajo de el hierro en el gráfico, que es también la razón por la fusión libera mucha más energía que la fisión.

Espero que te entiende, que tengan un gran día!

Answer 2

La respuesta depende de la fuerza relativa y el mecanismo de la fuerza nuclear fuerte y la fuerza electromagnética.

Hasta un cierto punto, la masa-energía de un gran núcleo es menor que el de independiente núcleos más pequeños que se fusionan. Por ejemplo, dos núcleos de hidrógeno + dos neutrones separados unos de otros pesan más de un núcleo de helio. Desde el estado de energía inferior es favorable, a las cuatro partículas se funden si se reúnen y liberación de la energía extra. Por supuesto, la electromagnética de repulsión que se deben superar para que eso suceda, que es la razón por la fusión requiere de alta temperatura para empezar, pero una vez que las condiciones existe, la fusión es favorable porque la fuerza que vence la fuerza electromagnética para enlazar los nucleones. Este proceso se produce de forma espontánea hasta el hierro, después de lo cual ya no es energéticamente favorable a fusible - grandes núcleos son el producto de endotérmica, en lugar de exotérmica, las reacciones de fusión en general sólo se producen durante las supernovas y similares eventos catastróficos.

En un gran núcleo como el Uranio sin embargo, hay un gran número de protones, que repelen eléctricamente. Pero a diferencia de los núcleos más pequeños, la fuerza fuerte confiable no se unen el núcleo debido a su corto alcance. Los protones en los lados opuestos del núcleo de la experiencia electromagnética de repulsión a la par con la nuclear de la unión de fuerzas y a veces se rompen. En este caso, la fisión es energéticamente favorable, trayendo los núcleos más cerca de menor estado de energía de un átomo de hierro, donde el núcleo es lo suficientemente pequeño como para ser guardado de ser de las fuerzas nucleares.

Así que hay un punto de silla en hierro donde la energía es más favorable, por lo que la fusión de seguridad de los pequeños núcleos libera energía debido a la gran fuerza de la unión y fissing (que es una palabra?) abajo es favorable debido a la repulsión electromagnética.