حاسبة طاقة الربط النووية

البروتونات	2
النيوترونات	2
الكتلة الذرية (u)	4.002602

البروتونات

النيوترونات

الكتلة الذرية (u)

4.002602

حاسبة طاقة الربط النووية

احسب طاقة ربط نواة ذرية من نقص كتلتها. أدخل عدد البروتونات والنيوترونات والكتلة الذرية المتعادلة (بوحدات الكتلة الذرية) لإيجاد طاقة الربط الكلية وطاقة الربط لكل نوكليون.

آخر تحديث: 2026-06-16

طاقة الربط النووية

طاقة الربط النووية هي الطاقة التي تُماسك نواة ذرية. وهي تساوي الطاقة اللازمة لفصل النواة إلى بروتوناتها ونيوتروناتها المفردة، وتأتي من حقيقة لافتة: النواة المرتبطة تزن أقل قليلًا من مجموع أجزائها. وتلك الكتلة الناقصة — نقص الكتلة — تتحول إلى طاقة عبر علاقة أينشتاين $E = mc^2$ .

تأخذ هذه الحاسبة عدد البروتونات $Z$ وعدد النيوترونات $N$ والكتلة الذرية المتعادلة $M$ (بوحدات الكتلة الذرية)، وتعيد نقص الكتلة وطاقة الربط الكلية وطاقة الربط لكل نوكليون.

كيف يعمل النموذج

لتجميع نواة من نوكليونات حرة تنطلق طاقة؛ ولتفكيكها مجددًا يجب توفير الطاقة نفسها. ومن ثم يقتضي حفظ الطاقة أن تكون النواة المرتبطة أخف من مكوناتها المنفصلة بمقدار طاقة الربط مقسومة على $c^2$ بالضبط.

تستخدم الأرقام هنا اصطلاح الكتلة الذرية: تُدخل كتلة الذرة المتعادلة، لا النواة العارية. وميزة ذلك أن الإلكترونات الـ $Z$ للذرة تُلغى مقابل الإلكترونات المحسوبة أصلًا في ذرات الهيدروجين الـ $Z$ المستخدمة للبروتونات، فتسقط كتل الإلكترونات من الحساب تلقائيًا.

الصيغة

الكمية	الرمز	التعريف
نقص الكتلة	$\Delta m$	$\Delta m = Z\,m_H + N\,m_n - M$
طاقة الربط	$E_b$	$E_b = \Delta m \, c^2$
طاقة الربط لكل نوكليون	$E_b / A$	$A = Z + N$
كتلة ذرة الهيدروجين	$m_H$	$1.007825\ \text{u}$
كتلة النيوترون	$m_n$	$1.008665\ \text{u}$
طاقة 1 u	—	$931.494\ \text{MeV}$

يُورَد نقص الكتلة $\Delta m$ بوحدات الكتلة الذرية (u). ووحدة كتلة ذرية واحدة تقابل نحو 931.5 MeV من الطاقة.

مثال محلول

الهيليوم-4 له Z = 2 بروتونان وN = 2 نيوترونان وكتلة ذرية متعادلة $M = 4.002602\ \text{u}$ .

الخطوة 1 — نقص الكتلة:

\Delta m = 2(1.007825) + 2(1.008665) - 4.002602 \approx 0.030378\ \text{u}

الخطوة 2 — طاقة الربط:

E_b = 0.030378\ \text{u} \times 931.494\ \tfrac{\text{MeV}}{\text{u}} \approx 28.30\ \text{MeV}

الخطوة 3 — لكل نوكليون:

\frac{E_b}{A} = \frac{28.30}{4} \approx 7.07\ \text{MeV}

طاقة الربط العالية على نحو غير عادي للهيليوم-4 هي سبب استقراره الشديد وسبب انبعاثه كاملًا، كجسيم ألفا، في التحلل الإشعاعي.

طاقة الربط لكل نوكليون لنوى مختارة

النواة	$E_b / A$ (MeV)
الديوتيريوم (²H)	1.11
الهيليوم-4	7.07
الكربون-12	7.68
الحديد-56	8.79
اليورانيوم-238	7.57

الأهمية في الواقع

يفسّر منحنى طاقة الربط لكل نوكليون من أين تأتي الطاقة النووية. فهو يرتفع بحدة للنوى الخفيفة، ويبلغ ذروته قرب الحديد-56 عند نحو 8.79 MeV لكل نوكليون، ثم ينحدر ببطء لأثقل العناصر. تطلق النوى الخفيفة طاقة بالاندماج نحو الذروة، وهو ما يشغّل الشمس وسائر النجوم؛ وتطلق النوى الثقيلة طاقة بالانشطار نحوها، وهو أساس الانشطار النووي في المفاعلات والأسلحة. وكلتا العمليتين تحرّكان النوكليونات نحو أكثر مناطق المنحنى إحكامًا.

قيد: كتل مثالية

يفترض الحساب دقة كتل الإدخال واصطلاح الكتلة الذرية. والكتل الذرية المجدولة تتضمن أصلًا طاقات ربط الإلكترونات، وهي مهملة مقارنة بطاقة الربط النووية وتُتجاهل هنا. ولأعمال البيانات النووية الدقيقة، استخدم كتلًا ذرية مقيسة من تقييم حديث؛ أما لفهم الفيزياء وإنتاج نتائج بمستوى الكتب الدراسية، فالصيغة أعلاه كافية.

الأسئلة الشائعة (FAQ)

ما هي طاقة الربط النووية؟

طاقة الربط النووية هي الطاقة اللازمة لتفكيك نواة إلى بروتوناتها ونيوتروناتها المفردة. وبالمكافئ، هي الطاقة المنطلقة عند اجتماع تلك النوكليونات لتكوين النواة. وتنشأ لأن النواة المرتبطة لها كتلة أقل قليلًا من مجموع مكوناتها الحرة؛ وتلك الكتلة الناقصة، نقص الكتلة، تتحول إلى طاقة وفق علاقة أينشتاين E = mc². وطاقة الربط الأكبر تعني نواة أكثر إحكامًا وأكثر استقرارًا.

ما هو نقص الكتلة؟

نقص الكتلة Δm هو الفرق بين الكتلة المجمّعة للبروتونات والنيوترونات المنفصلة والكتلة الفعلية للنواة. وباستخدام اصطلاح الكتلة الذرية يكون Δm = Z·m_H + N·m_n − M، حيث m_H كتلة ذرة الهيدروجين وm_n كتلة النيوترون وM الكتلة الذرية المتعادلة؛ وتُلغى كتل الإلكترونات. ويُعبَّر عنه هنا بوحدات الكتلة الذرية (u). ورغم ضآلتها، تفسّر هذه الكتلة الناقصة كامل طاقة الربط عبر E = Δm·c²: فوحدة الكتلة الذرية الواحدة تقابل نحو 931.5 MeV.

لماذا نستخدم طاقة الربط لكل نوكليون؟

قسمة طاقة الربط الكلية على العدد الكتلي A = Z + N تتيح مقارنة عادلة بين نوى مختلفة الأحجام جدًا. فالنواة الثقيلة لها طاقة ربط كلية أكبر لمجرد أن فيها نوكليونات أكثر، لكن طاقة الربط لكل نوكليون تكشف مدى إحكام تماسك كل جسيم. ورسمها مقابل العدد الكتلي يعطي منحنى طاقة الربط الشهير، الذي يرتفع بحدة للنوى الخفيفة، ويبلغ ذروته قرب الحديد-56، ثم ينحدر ببطء لأثقل العناصر.

لماذا يكون الحديد-56 أكثر النوى استقرارًا؟

يقع الحديد-56 في قمة منحنى طاقة الربط لكل نوكليون، عند نحو 8.79 MeV لكل نوكليون (النيكل-62 أعلى بهامش ضئيل ببعض المقاييس). وتمثل هذه الذروة نقطة التوازن بين نزعتين متنافستين: تكتسب النوى الخفيفة طاقة بالاندماج نحو الحديد، بينما تكتسب النوى الثقيلة طاقة بالانشطار نحوه. ولهذا يشغّل الاندماج النجوم حتى الحديد ويطلق الانشطار طاقة من اليورانيوم والبلوتونيوم — وكلتا العمليتين تحرّكان النوكليونات نحو أكثر مناطق المنحنى إحكامًا.

حاسبة طاقة الربط النووية

المدخلات

حاسبة طاقة الربط النووية

تفاصيل

تضمين هذه الآلة الحاسبة

مشاركة هذه العملية الحسابية

التالي الموصى به

حاسبة تكافؤ الكتلة والطاقة

حاسبة عمر النصف

حاسبة معادلة ريدبرغ

هل كانت هذه الحاسبة مفيدة؟

لا، تحتاج إلى تحسين

حاسبة طاقة الربط النووية

المدخلات

المدخلات

النتائج

تفاصيل

طاقة الربط النووية

كيف يعمل النموذج

الصيغة

مثال محلول

طاقة الربط لكل نوكليون لنوى مختارة

الأهمية في الواقع

قيد: كتل مثالية

الأسئلة الشائعة (FAQ)

التالي الموصى به

حاسبة تكافؤ الكتلة والطاقة

حاسبة عمر النصف

حاسبة معادلة ريدبرغ

هل كانت هذه الحاسبة مفيدة؟