Про расчет по формуле эквивалентности массы и энергии в электрон-вольтах.
avatar

Открыл какую то книгу (автор Громцев) по подготовке к ЕГЭ по физике на первой попавшейся странице и вижу там такое:

WTF

И думаю: пишут сейчас в учебниках абы что.  Наверное из старых перепечатывают ничего не соображая по теме. Написан не то чтоб вообще бред – неясно в чем должны быть масса и скорость света чтобы получились электронВольты. Поэтому мой долг пояснить этот момент.

В формуле E=mc^2 устанавливающей связь между массой и энергией масса должна быть в килограммах, а скорость света в метрах в секунду. Тогда энергия получится в Джоулях. Вообще то скорость света (для вакуума) величина постоянная, можно было бы писать E=3·10^{8}m, однако так не принято – символ скорости света буква c  и скорость света обозначается именно так.

Рассмотрим это дело так: а в чем должна вообще может измерятся масса в процессах для которых применима это формула, а процессы эти – процессы микромира. Тут даже миллиграммы великоваты, измерять массу нуклонов удобно в  а. е. м. – атомных единицах массы. Тогда вспомним. что это такое.

1 атомная единица массы равна массе 1/12 массы молекулы углерода. То есть

1 а. е. м.= 1/12m_{0c}.

В свою очередь масса молекулы углерода равна {0,012}/{N_A} кг, где {N_A} – число Авогадро, равное 6,022 141 29(27)·10^23моль{}^{-1} (число молекул в 1 мatoms_fig1_500оле вещества), а 0,012 кг=12 г есть молярная масса углерода, то есть {N_A} молекул углерода имеют своей совокупной массой 12 г, отсюда и способ нахождения массы одной молекулы углерода. Отсюда следуют такие рассуждения: пусть масса m_u у нас взята в а. е. м. Для того, чтобы перевести ее в килограммы необходимо умножить ее на 1/12 часть массы молекулы углерода, то есть

m_u·{0,012}/{12N_A}={m_u}/{N_A}·10^{-3} (кг).

Идем дальше. Энергия в Джоулях будет равна:

E={m_u{c^2}}/{N_A}·10^{-3}.

Для того, чтобы получить электронВольты необходимо энергию в Джоулях поделить на модуль заряда электрона (1 эВ = delim{|}{e}{|} = 1,602 176 565(35)·10^{-19}), то есть:

E={m_u{c^2}}/{eN_A}·10^{-3}.

Подведем баланс 😉

E={m_u{{2,99 792 458}^2}}/{{1,602176565(35)}*{6,022 141 29(27)}}·10^{-3+16+19-23}=
=0,93149406025458018487618850011889m_u·10^{9} эВapprox m_u931,5 МэВ.

То есть с точки зрения эквивалентности массы и энергии 1 а. е. м. соответствует 931,5 (приблизительно) Мега_электрон_Вольту.

Вот и получается что в пособии эта формула есть что-то маловразумительное. Вообще то косяк.

Вот я это все и написал. Заодно плагин формулы писать проверил.

 


Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *