原子核是由核子(质子和中子)构成的,核子之间存在相互作用的核力,原子核是一个坚固的集会体 。
核聚变是轻核结合成中等质量的核的过程 。
【核聚变和核裂变为什么可以产生大量能量呢】核裂变是重核分裂成中等质量的核的过程 。
核聚变和核裂变之所以能产生巨大的能量,是由于:
①核子之间存在着强大的核力作用 。
②原子核内存在着巨大的结合能 。
③核反应存在质量亏损 。
④质量亏损越大,产生的能量就越大 。
实验研究表明:
原子核质量总是小于组成原子核的全部核子的质量总和,即 m核<m总,差额Δm=m总一m核称为质量亏损 。根据爱因斯坦质能方程ΔE=Δmc2 可知,与此差额Δm对应的能量Δmc2就是原子核的结合能 。由此可见:
核子结合成原子核时要放出结合能; 如:

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原子核分解成核子时要吸收同样多的结合能 。如:

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你可能会问:为什么裂变和聚变都是放出能量?
这跟核子的平均结合能有关 。
平均结合能=结合能/核子数
平均结合能是核子结合成原子核时每个核子平均放出的能量,也是把原子核分解成核子时每个核子平均吸收的能量 。平均结合能越大,原子核就越难拆开,原子核越稳定 。即平均结合能的大小反映的是原子核的稳定程度 。
科学家们通过对核子的平均结合能和原子核的质量数的研究发现,核子的平均结合能随原子核的质量数的变化规律如下图所示:

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由图可知,质量数较小的轻核和质量数较大的重核,平均结合能都比较小,中等质量数的原子核,平均结合能大,质量数为50~60的原子核,平均结合能最大 。
由于核子平均结合能越大,原子核子越稳定,故重核和轻核都能发生核反应生成中等质量数的原子核放出能量 。
只要知道核反应过程中的质量亏损,根据爱因斯坦质能方程ΔE=Δmc2,就可以求出核反应放出的能量 。如铀核的核裂变:

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通过计算可知一个铀核裂变放出的能量大约为201电子伏特,1千克铀全部裂变时放出的核能就相当于2500吨优质煤完全燃烧时释放出的化学能 。

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而一个氘核与一个氚核结合成一个氦核会释放出17.6兆电子伏特的能量,可见核聚变比核裂变释放出的结合能大得多 。

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答:核裂变与核聚变释放能量,是以铁-56为分界线的,铁-56的比平均结合能最低,是所有原子核中最稳定的 。
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