Q_value_(nuclear_science)
その他の用法については「Q 値」をご覧
核物理学および化学では、反応のQ値は核反応中に吸収または放出されるエネルギーの量です。この値は、化学反応のエンタルピーまたは放射性崩壊生成物のエネルギーに関連します。反応物と生成物の質量から決定できます。Q値は反応速度に影響します。一般に、反応の正のQ値が大きいほど、反応は速く進行し、反応が生成物に「有利」になる可能性が高くなります。Q =( メートルr −
メートルp ) ×
0.9315GeV
{ Q=(，m_{text{r}}-m_{text{p}}，)time {text{0.9315 GeV }}}
ここで、質量は原子質量単位です。また両方とも
メートル r { ;m_{text{r}};} と メートル p { ;m_{text{p}};}
はそれぞれ反応物質と生成物の質量の合計です。
コンテンツ
1 意味
2 アプリケーション
3 こちらも参照
4 メモと参考文献
5 外部リンク
意味
核プロセスの初期エネルギーと最終エネルギーの間のエネルギー保存 ( EI E f
）、
{ {text{( }}E_{text{i}}=E_{text{f}}{text{ )，}}}
質量とエネルギーの等価性に基づいてQを一般的に定義できるようになります。放射性粒子の崩壊の場合、運動エネルギーの差は次の式で求められます。Q = K f − K I =( メートルI −
メートルf ) c 2
{ Q=K_{text{f}}-K_{text{i}}=(，m_{text{i}}-m_{text{f}}，)，c^ {2}~}
ここで、 K は質量mの運動エネルギーを示します 。最終状態の運動エネルギーは初期状態の運動エネルギーよりも大きいため、正のQ値を持つ反応は発熱、つまり正味のエネルギー放出を伴います。負のQ値を持つ反応は吸熱反応です。つまり、最終状態の運動エネルギーは初期状態の運動エネルギーより小さいため、正味のエネルギー入力が必要です。核反応のQ値が正であるのとは対照的に、化学反応が負の反応エンタルピーを持つ場合は発熱することを観察して
Q値は、質量過剰という観点から表すこともできます。Δ M
{ デルタ M}
核種は次のようになります。Q = Δ M I − Δ M f
{ Q=Delta M_{text{i}}-Delta M_{text{f}}~}
証拠
原子核の質量は次のように書くことができます。M = あ
あなた+ Δ
M { M=Au+Delta M，~}
こ あ
{ A~}
は質量数（陽子と中性子の数の合計）であり、
あなた= 12 C / 2 = 931.494
{ u=^{12}!!C/12=931.494}
eV/c 2
{ ^{2}~}
。核反応では核子の数が保存されることに注意してしたがって、あ f = あ I
{ A_{f}=A_{i}~}
とQ = Δ M I − Δ M f
{ Q=Delta M_{text{i}}-Delta M_{text{f}}~}
アプリケーション
化学的Q値は熱量測定で測定されます。発熱化学反応はより自然発生する傾向があり、光や熱を放出し、暴走フィードバック (つまり爆発) を引き起こす可能性が
Q値は素粒子物理学でも取り上げられます。たとえば、サージェントの法則では、弱い反応速度はQ 5に比例すると述べています。Q値は、静止時の崩壊で放出される運動エネルギーです。中性子崩壊の場合、中性子が陽子、電子、反ニュートリノに変換されるときに質量の一部が消失します: Q =( メートルn −
メートルp −
メートルν ￣ − メートルe ) c 2 = K p + K e0 e1 e2 e3￣ =
0.782MeV、
{ Q=(m_{text{n}}-m_{text{p}}-m_{mathrm {overline {nu }} }-m_{text{e}})c^{ 2}=K_{text{p}}+K_{text{e}}+K_{overline {nu }}={text{0.782 MeV ，}}}
ここで、m nは中性子の質量、m pは陽子の質量、m νは反電子ニュートリノの質量、m eは電子の質量です。Kは対応する運動エネルギーです。中性子は静止しているため、初期の運動エネルギーを持ちません。ベータ崩壊では、典型的なQ は約 1 MeV です。
崩壊エネルギーは、2 つ以上の製品に対して連続的に分布する製品間で分割されます。このスペクトルを測定すると、生成物の質量を知ることができます。実験では、ニュートリノのない崩壊とニュートリノの質量を調べるために発光スペクトルを研究しています。これが現在進行中のKATRIN実験の原理です。
こちらも参照
結合エネルギー
熱量計（素粒子物理学）
崩壊エネルギー
核融合エネルギー利得係数
大混乱効果
メモと参考文献
^ カンザス州クレーン (1988)。核物理学入門。ジョン・ワイリー＆サンズ。p. 381.ISBN _ 978-0-471-80553-3。
^ 英国マーティン; ショー、G. （2007)。素粒子物理学。ジョン・ワイリー＆サンズ。p. ３４．ISBN 978-0-471-97285-3。
外部リンク
「クエリ入力フォーム」。核の構造と崩壊のデータ。IAEA。–要求された減衰のQ値の対話型クエリ フォーム。
シュスター、エウジェニオ（2020年秋）。「核エネルギーの放出、核融合反応」 (PDF)。機械工学 362 – 核融合と放射線。ペンシルベニア州ベツレヘム:リーハイ大学。ME 362 講義 1 。2021 年3 月 5 日に取得。– 質量とエネルギーの等価性を簡単に示します。”