Q값(핵과학)

핵물리학과 화학에서, 반응에 $대한$ Q 값은 핵 반응 동안에 흡수되거나 방출되는 에너지의 양이다.이 값은 화학 반응의 엔탈피 또는 방사성 붕괴 제품의 에너지와 관련이 있다.그것은 반응물질과 제품의 질량에서 결정될 수 있다. $Q$ 값은 반응 속도에 영향을 미친다.일반적으로 반응에 대한 양수 Q 값이 클수록 반응이 더 빨리 진행되며, 제품을 '호감'하는 반응이 나올 가능성이 높다.

Q=(\,m_{\text{r}-m_{\text{p}\,)\time {\text{0.9315 GeV}}}

질량이 원자 질량 단위인 곳또한 $\;m_{\text{r}}\;$ $\;m_{\text{r}}\;$ $displaystyle \;m_{\text{r}\$ 과 $\;m_{\text{r}}\;$ (와) $\;m_{\text{p}}\;$ {\ $displaystyle \;m_$ {\ $text{p}\}$ 은(와 $\;m_{\text{p}}\;$ ) 반응제 및 제품 질량의 합이다.

정의

핵 프로세스의 초기 에너지와 최종 에너지 ${\text{( }}E_{\text{i}}=E_{\text{f}}{\text{ ),}}$ = ${\text{( }}E_{\text{i}}=E_{\text{f}}{\text{ ),}}$ ), ${\$ 사이의 에너지 절약. $=E_{\text{f}}{\text{{}}}}$ 은(는) 질량-에너지 등가성에 기초한 Q의 일반적 정의를 가능하게 한다 ${\text{( }}E_{\text{i}}=E_{\text{f}}{\text{ ),}}$ .방사능 입자 붕괴의 경우 운동 에너지 차이는 다음과 같다.

{\displaystyle Q=K_{\text{f}-K_{\text{i}=(\,m_{\text}-m_{f}\c^{2}~})

여기서 K는 질량 m의 운동 에너지를 나타낸다. 양의 Q 값을 가진 반응은 발열성이 있다. 즉, 최종 상태의 운동 에너지가 초기 상태의 운동 에너지보다 크기 때문에 에너지의 순 방출이 있다.음의 Q 값을 가진 반응은 내열성이 있다. 즉, 최종 상태의 운동 에너지가 초기 상태의 운동 에너지보다 작기 때문에 순 에너지 입력이 필요하다.^[1]화학 반응이 음의 엔탈피 반응을 가질 때 발열성이 있다는 것을 관찰하십시오. 반대로 핵 반응에서 양의 $Q$ 값을 가질 때는 발열성이 있다.

$Q$ 값은 또한 다음과 같이 핵종의 질량 초과 $\Delta M$ $\Delta M$ ${\displaystyle \Delta$ M $}$ 단위로 표현할 $\Delta M$ 수 있다.

Q=\Delta M_{\text{i}-\Delta M_{\text{f}~

증명: 핵의 질량은 $M=Au+\Delta M,~$ = $M=Au+\Delta M,~$ $M=Au+\Delta M,~$ + $M=Au+\Delta M,~$ M $M=Au+\Delta M,~$ , ${\$ M, $~}$ 로 표기할 수 있으며, $A~$ 서 $M=Au+\Delta M,~$ A ${\$ 은 $A~$ 질량 수(양자와 중성자의 수 합계)이고 $u=^{12}\!\!C/12=931.494$ u = $u=^{12}\!\!C/12=931.494$ = $u=^{12}\!\!C/12=931.494$ {\ $displaystystyle u={12}\!$ $C/12=931.494}$ MeV $u=^{12}\!\!C/12=931.494$ / $^{2}~$ 2 $displaystyle ^{2$ 핵의 개수는 핵반응으로 보존된다는 점에 유의한다.따라서 $A_{f}=A_{i}~$ $A_{f}=A_{i}~$ = $A_{f}=A_{i}~$ i $displaystyle A_{f}=A_{i}~},$ $Q=\Delta M_{\text{i}}-\Delta M_{\text{f}}~$ = $Q=\Delta M_{\text{i}}-\Delta M_{\text{f}}~$ $Q=\Delta M_{\text{i}}-\Delta M_{\text{f}}~$ $Q=\Delta M_{\text{i}}-\Delta M_{\text{f}}~$ - $Q=\Delta M_{\text{i}}-\Delta M_{\text{f}}~$ M $Q=\Delta M_{\text{i}}-\Delta M_{\text{f}}~$ $displaystyle$ Q $=\delta M_{\text{i}-\delta M_{\delta{f$

적용들

화학 Q 값은 칼로리 측정값이다.발열성 화학반응은 보다 자발적인 경향이 있고 빛이나 열을 방출할 수 있어 피드백이 폭주(즉, 폭발)한다. 폭발)된다.

Q 값은 입자물리학에서도 나타난다.예를 들어, 사르겐트의 규칙은 약한 반응률은 $Q$ 에⁵ 비례한다고 명시하고 있다.Q 값은 정지 상태에서 붕괴 시 방출되는 운동에너지다.중성자 붕괴의 경우 중성자가 양성자, 전자, 안티뉴트리노로 변환되면서 일부 질량은 사라진다.^[2]

Q=(m_{\text{n}}-m_{\text{p}}-m_{\mathrm {\overline {\nu }} }-m_{\text{e}})c^{2}=K_{\text{p}}+K_{\text{e}}+K_{\overline {\nu }}={\text{0.782 MeV  ,}}

여기서 m은_n 중성자의 질량이고, m은_p 양성자의 질량이고_$ν$, m은 전자 안티뉴트리노의 질량이고_e, m은 전자의 질량이며, K는 그에 상응하는 운동에너지다.중성자는 정지 상태여서 초기 운동에너지가 없다.베타 붕괴에서 전형적인 Q는 약 1 MeV이다.

붕괴에너지는 2개 이상의 제품에 대해 연속적인 분포로 제품별로 나뉜다.이 스펙트럼을 측정하면 제품의 질량을 찾을 수 있다.실험은 중성미자 붕괴와 중성미자 질량을 찾기 위해 방출 스펙트럼을 연구하고 있다. 이것이 현재 진행 중인 KATRIN 실험의 원칙이다.

참고 항목

참고 및 참조

^ Krane, K.S. (1988). Introductory Nuclear Physics. John Wiley & Sons. p. 381. ISBN 978-0-471-80553-3.
^ Martin, B.R.; Shaw, G. (2007). Particle Physics. John Wiley & Sons. p. 34. ISBN 978-0-471-97285-3.

외부 링크

"Query input form". Nuclear Structure and Decay Data. IAEA. – 요청된 붕괴의 Q-값에 대한 대화형 질의 양식.
Schuster, Eugenio (Fall 2020). "Nuclear energy release; fusion reactions" (PDF). Mechanical Engineering 362 – Nuclear Fusion and Radiation. Bethlehem, PA: Lehigh University. ME 362 Lecture 1. Retrieved 5 March 2021. – 질량 에너지 등가성을 단순하게 보여준다.

[Krane-1] Krane, K.S. (1988). Introductory Nuclear Physics. John Wiley & Sons. p. 381. ISBN 978-0-471-80553-3.

[Martin-2] Martin, B.R.; Shaw, G. (2007). Particle Physics. John Wiley & Sons. p. 34. ISBN 978-0-471-97285-3.

[1]

[2]

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