Fysica Les: Energie Uit Atoomkernen

Inleiding

• Belangrijk om eerst het concept van bindingsenergie te begrijpen.
• Bekijk de vorige video over bindingsenergie voor meer achtergrondinformatie.

Energie en Geld Metafoor

• Energie kan conceptueel vergeleken worden met geld.
• Voorbeeld met personen die geld hebben:
  • 1 persoon = 10 euro
  • 2 personen = 20 euro
  • 3 personen = 30 euro
• Grafiek: geld per persoon vs. aantal personen
  • Lineair: geld per persoon blijft constant, bijvoorbeeld 10 euro pp.
  • Niet-lineair: grotere groepen hebben per persoon minder geld.
  • Groep A (10 personen, 100 euro) heeft meer geld per persoon dan Groep B (50 personen, 400 euro).

Grafieken en Binding Energie

• Horizontale as: aantal kerndeeltjes (A)
• Verticale as: rustenergie per kerndeeltje
  • Rustenergie = massa van een kern zonder bindingseffecten.
  • Grafiek laat zien hoe meer kerndeeltjes, hoe meer totale rustenergie maar niet per deeltje.
• Bindingenergie is de energie die vrijkomt bij de formatie van een kern of de energie nodig om kerndeeltjes uit elkaar te trekken.
• Zwaardere kernen hebben meestal meer bindingsenergie, maar bindingsenergie per kerndeeltje is niet constant.

Bindingenergie en Rustenergie

• Waterstof (H) heeft 1 proton met bindingsenergie 0.
• Helium-4 (He-4) heeft 4 kerndeeltjes, laagste rustenergie maar een hoge bindingsenergie per kerndeeltje.
• Ijzer-56 (Fe-56) heeft bijna de hoogste bindingsenergie per kerndeeltje.

Helium-4 (He-4)

• Zeer sterk gebonden kern.
• Helpt bij kernfusie.

Ijzer-56 (Fe-56)

• Sterk gebonden kern.
• Representatief voor de maximale bindingsenergie per kerndeeltje.

Energie Uitleg aan de Hand van Bindingen en Fysische Processen

• Fusie: lichten deeltjes worden gecombineerd tot zwaardere kernen, waarbij energie vrijkomt.
• Splijting: zware kernen worden opgesplitst in lichtere kernen, ook hier komt energie vrij.
• Beide processen zijn manieren om energie te winnen uit atoomkernen.

Conclusie

• Tot Fe-56: energie vrijkomt bij fusie van lichte kernen en splitsing van zware kernen.
• Geen energie gewonnen bij kernen in de buurt van Fe-56 door fusie of splitsing.