简单通俗地说,是否释放能量取决于核变前后原子核的能级状态,从高能级状态变成低能级状态就要释放能量,反之就要吸收能量。这和原子核的是分裂还是聚合没有必然联系。原子核的分裂和聚合只是表面上的变化形式,并不能说明能量的走向。所以尽管表面上看一个分裂另一个聚合,好像是完全相反的两个过程,但实质上能量的吸收和释放只有能级状态的变化决定,与核的分裂和聚合无关。
核裂变是一个原子核分裂成几个原子核的变化。只有一些质量非常大的原子核像铀、钍等才能发生核裂变。这些原子的原子核在吸收一个中子以后会分裂成两个或更多个质量较小的原子核,同时放出二个到三个中子和很大的能量,又能使别的原子核接着发生核裂变......,使过程持续进行下去,这种过程称作链式反应。原子核在发生核裂变时,释放出巨大的能量称为原子核能,俗称原子能。1克铀235完全发生核裂变后放出的能量相当于燃烧2.5吨煤所产生的能量。比原子弹威力更大的核武器是氢弹,就是利用核聚变来发挥作用的。
核聚变的过程与核裂变相反,是几个原子核聚合成一个原子核的过程。只有较轻的原子核才能发生核聚变,比如氢的同位素氘、氚等。核聚变也会放出巨大的能量,而且比核裂变放出的能量更大。太阳内部连续进行着氢聚变成氦过程,它的光和热就是由核聚变产生的。
从上面的叙述可以看出,核裂变是质量非常大的原子核才能发生的变化,变化的结果是比较小的质量的原子,不过还是相对比较大的原子。核聚变是质量非常小的原子核聚合的结果,变化的结果还是相对比较小的原子。按照原子物理学的观点,最稳定的应该是铁等元素。也就是聚变和裂变的最终结果就是铁等元素。所以,在比较老的恒星上会有比较多的铁。
1、首先要明白这个道理:核聚变和核裂变放出能量都是因为生成物的质量和小于反应物。根据E=mc2,质量亏损等于能量的释放
2、根据如图,可知虚线以上原子核的核子的平均质量随着质量数的增加而增加。在虚线以下原子核的核子的平均质量随着质量数的增加而减小。也就是每个核子有“胖”“瘦”。
3、轻元素聚变释放能量,重元素裂变释放能量。轻元素裂变需要吸收能量,重元素聚变需要吸收能量;
原子核中蕴藏巨大的能量,原子核的变化(从一种原子核变化为另外一种原子核)往往伴随着能量的释放。核聚变是核裂变相反的核反应形式。核裂变释放能量是与原子核中质量-能量的储存方式有关。从最重的元素一直到铁,能量储存效率基本上是连续变化的,所以,重核能够分裂为较轻核(到铁为止)的任何过程在能量关系上都是有利的。如果较重元素的核能够分裂并形成较轻的核,就会有能量释放出来。核聚变是指由质量小的原子,主要是指氘或氚,在一定条件下(如超高温和高压),只有在极高的温度和压力下才能让核外电子摆脱原子核的束缚,让两个原子核能够互相吸引而碰撞到一起,发生原子核互相聚合作用,生成新的质量更重的原子核(如氦),中子虽然质量比较大,但是由于中子不带电,因此也能够在这个碰撞过程中逃离原子核的束缚而释放出来,大量电子和中子的释放所表现出来的就是巨大的能量释放。
主要原因是:每种原子内的核子(中子、质子、反中子和反质子的统称),平均质量存在差异,在铁原子中的平均质量最小。
这将导致:
(1)铁以下的原子,聚变会释放能量;
(2)铁以上的原子,裂变会释放能量