ឧទាហរណ៍សំណួរពិភាក្សាអំពីពិការភាពម៉ាស និងថាមពលចង
នៅក្នុងរូបវិទ្យានុយក្លេអ៊ែរ គោលគំនិតនៃកង្វះម៉ាស់ និងថាមពលចងដើរតួនាទីយ៉ាងសំខាន់ក្នុងការយល់ដឹងអំពីស្ថេរភាពនៃស្នូលអាតូម។ កង្វះម៉ាស់សំដៅទៅលើភាពខុសគ្នារវាងម៉ាស់ពិតប្រាកដនៃស្នូលអាតូម និងម៉ាស់សរុបនៃប្រូតុង និងនឺត្រុងដែលជាសមាសធាតុរបស់វា។ និយមន័យនេះមានឫសគល់នៅក្នុងការយល់ដឹងថាម៉ាស់មួយចំនួនត្រូវបានបាត់បង់ក្នុងអំឡុងពេលបង្កើតស្នូល ដែលបន្ទាប់មកត្រូវបានបំប្លែងទៅជាថាមពលចង ស្របតាមគោលការណ៍នៃសមមូលម៉ាស់-ថាមពលដែលបង្កើតឡើងដោយអាល់ប៊ើត អែងស្តែងនៅក្នុងសមីការដ៏ល្បីល្បាញរបស់គាត់ \(E=mc^2\)។
ថាមពលចង គឺជាបរិមាណថាមពលដែលត្រូវការដើម្បីបំបែកស្នូលទៅជាប្រូតុង និងនឺត្រុងដាច់ដោយឡែកពីគ្នា។ ថាមពលចងកាន់តែច្រើនក្នុងមួយស្នូល ស្នូលកាន់តែមានស្ថេរភាព។ ខាងក្រោមនេះជាការពិភាក្សាអំពីឧទាហរណ៍នៃបញ្ហាទាក់ទងនឹងពិការភាពម៉ាស់ និងថាមពលចង ដើម្បីពង្រឹងការយល់ដឹងរបស់យើងអំពីគោលគំនិតនេះ។
ឧទាហរណ៍សំណួរទី 1: ការគណនាកំហុសម៉ាស
សំណួរ៖
សិស្សម្នាក់ត្រូវបានស្នើសុំឱ្យគណនាកំហុសម៉ាស់នៃស្នូលអាតូមអេលីយ៉ូម-៤ (\(^4_2He\)) ដែលមានប្រូតុងចំនួន ២ និងនឺត្រុងចំនួន ២។ គេដឹងថាម៉ាស់របស់ប្រូតុងគឺ 1.007825 u ម៉ាស់របស់នឺត្រុងគឺ 1.008665 u និងម៉ាស់របស់ស្នូលអាតូមអេលីយ៉ូម-៤ គឺ 4.002603 u។ គណនាកំហុសម៉ាស់នៃស្នូល។
ប៉េបាហាសាន៖
១. កំណត់ម៉ាស់សរុបនៃប្រូតុង និងនឺត្រុង៖
ចំនួនប្រូតុង = 2, ចំនួននឺត្រុង = 2
ម៉ាស់សរុបនៃប្រូតុង = 2 × 1.007825 u = 2.015650 u
ម៉ាស់សរុបនៃនឺត្រុង = 2 × 1.008665 u = 2.017330 u
ដូច្នេះ ម៉ាស់សរុបនៃប្រូតុង និងនឺត្រុងគឺ៖
\[
ម៉ាស់សរុប = 2.015650 + 2.017330 u = 4.032980
\]
២. ការគណនាភាពមិនប្រក្រតីនៃម៉ាស់៖
\[
\text{កំហុសម៉ាស} (\delta m) = \text{ម៉ាស់សរុប} – \text{ម៉ាស់ស្នូល}
\]
\[
\Delta m = 4.032980 \, \text{u} – 4.002603 \, \text{u} = 0.030377 \, \text{u}
\]
គម្លាតម៉ាស់សម្រាប់ស្នូលអេលីយ៉ូម-៤ គឺ 0.030377 u។
ឧទាហរណ៍សំណួរទី 2: ការគណនាថាមពលចង
សំណួរ៖
ដោយប្រើកំហុសម៉ាស់ពីបញ្ហាឧទាហរណ៍ទីមួយ សូមគណនាថាមពលចងនៃស្នូលអេលីយ៉ូម-៤។ (ដែលបានផ្ដល់ឱ្យ៖ 1 u = 931.5 MeV/c²)
ប៉េបាហាសាន៖
១. ការបំលែងម៉ាស់ឌីផេរ៉ង់ស្យែលទៅជាថាមពល៖
ថាមពលចង (\(E\)) ត្រូវបានគណនាដោយប្រើសមីការ \(E = \Delta m\times c^2\)។ នៅទីនេះ \(c^2\) នៅក្នុងឯកតាដែលប្រើជាទូទៅនៃ MeV/u គឺ 931.5 MeV/u។
\[
E = 0.030377 \, u \, គុណនឹង 931.5 \, μV/u
\]
\[
E = 28.299 មេកាបៃ
\]
ថាមពលចងនៃស្នូលអេលីយ៉ូម-៤ គឺ 28.299 MeV។
២. ការគណនាថាមពលចងក្នុងមួយនុយក្លេអុង៖
អេលីយ៉ូម-៤ មាននុយក្លេអុងសរុបចំនួន ៤ (ប្រូតុង ២ និងនឺត្រុង ២)។ ដើម្បីស្វែងរកថាមពលចងក្នុងមួយនុយក្លេអុង យើងចែកថាមពលចងសរុបដោយចំនួននុយក្លេអុង៖
\[
ថាមពលចងក្នុងមួយនុយក្លេអុង = 28.299 MeV/នុយក្លេអុង = 7.075 MeV/នុយក្លេអុង
\]
គោលគំនិតកម្រិតខ្ពស់
ការយល់ដឹងអំពីថាមពលចងក្នុងមួយនុយក្លេអុងគឺមានសារៈសំខាន់សម្រាប់កំណត់ស្ថេរភាពនុយក្លេអ៊ែរ។ តម្លៃនេះកាន់តែខ្ពស់ ស្នូលកាន់តែមានស្ថេរភាព។ ស្នូលដែលមានថាមពលចងខ្ពស់ក្នុងមួយនុយក្លេអុង ងាយនឹងមានភាពធន់នឹងប្រតិកម្មដូចជាការបំបែកខ្លួន ឬការរលាយ។
ឧទាហរណ៍សំណួរទី 3: ការប្រៀបធៀបថាមពលចង
សំណួរ៖
សូមប្រៀបធៀបថាមពលចងក្នុងមួយនុយក្លេអុងសម្រាប់នុយក្លេអុងអាតូមពីរខាងក្រោម៖ ឌឺតេរីញ៉ូម (\(^2_1H\)) ដែលមានម៉ាស់នុយក្លេអុង 2.014102 u និងអេលីយ៉ូម-4 ពីឧទាហរណ៍មុន ហើយគណនាភាពខុសគ្នា។ ម៉ាស់របស់ប្រូតុងគឺ 1.007825 u និងម៉ាស់របស់នឺត្រុងគឺ 1.008665 u។
ប៉េបាហាសាន៖
១. ឌឺតេរីញ៉ូម (\(^2_1H\)):
– ម៉ាស់សរុបនៃប្រូតុង និងនឺត្រុង៖
ម៉ាស់សរុប = 1 × 1.007825 u + 1 × 1.008665 u = 2.016490 u
– ពិការភាពម៉ាសឌឺតេរីញ៉ូម៖
\[
\Delta m = 2.016490 \, \text{u} – 2.014102 \, \text{u} = 0.002388 \, \text{u}
\]
- ថាមពលចងឌឺតេរីញ៉ូម៖
\[
E = 0.002388 \, u \, គុណនឹង 931.5 \, u MeV/u = 2.223 \, u MeV
\]
– ថាមពលចងក្នុងមួយឌឺតេរីញ៉ូមនុយក្លេអុង៖
ដោយសារតែ Deuterium មាននុយក្លេអុងចំនួន 2 (ប្រូតុងចំនួន 1 និងនឺត្រុងចំនួន 1)
\[
\frac{2.223 \, \text{MeV}}{2} = 1.1115 \, \text{MeV/នុយក្លេអុង}
\]
២. ការប្រៀបធៀប និងសេចក្តីសន្និដ្ឋាន៖
ថាមពលចងក្នុងមួយនុយក្លេអុងនៃហេលីយ៉ូម-៤៖ ៧.០៧៥ MeV/នុយក្លេអុង
ថាមពលចងក្នុងមួយនុយក្លេអុងនៃឌឺតេរីញ៉ូម៖ 1.1115 MeV/នុយក្លេអុង
ភាពខុសគ្នា៖
\[
៧.០៧៥ \, \text{MeV/នុយក្លេអុង} – ១.១១១៥ \, \text{MeV/នុយក្លេអុង} = ៥.៩៦៣៥ \, \text{MeV/នុយក្លេអុង}
\]
តាមរយៈការប្រៀបធៀបនេះ យើងអាចមើលឃើញថា អេលីយ៉ូម-៤ មានស្ថេរភាពជាង ឌឺតេរីញ៉ូម ដូចដែលបានបង្ហាញដោយថាមពលចងខ្ពស់ជាងរបស់វាក្នុងមួយនុយក្លេអុង។
សេចក្តីសន្និដ្ឋាន
ការយល់ដឹងអំពីភាពមិនប្រក្រតីនៃម៉ាស់ និងថាមពលចងគឺមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងណាស់នៅក្នុងរូបវិទ្យានុយក្លេអ៊ែរ និងផ្តល់នូវការយល់ដឹងអំពីស្ថេរភាពនុយក្លេអ៊ែរ។ តាមរយៈការគណនាថាមពលចង យើងអាចទស្សន៍ទាយពីប្រតិកម្ម និងស្ថេរភាពនៃអ៊ីសូតូបមួយចំនួន។ គោលគំនិតទាំងនេះមិនត្រឹមតែជាមូលដ្ឋានគ្រឹះនៃរូបវិទ្យាទ្រឹស្តីប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែក៏មានការអនុវត្តជាក់ស្តែងផងដែរ រួមទាំងការបង្កើតថាមពលនុយក្លេអ៊ែរ និងការស្រាវជ្រាវតារារូបវិទ្យា។ តាមរយៈការអនុវត្តបញ្ហាដូចខាងលើ សមត្ថភាពរបស់យើងក្នុងការយល់ដឹង និងអនុវត្តគោលគំនិតស្មុគស្មាញទាំងនេះនឹងប្រសើរឡើង។
