Q-værdien er den energi, som enten frigives i en kernereaktion eller som kræves for, at en kernereaktion kan foregå. Det kunne være et radioaktivt henfald. Q-værdien er givet ved forskellen mellem massen af atomkernerne og partiklerne i starttilstanden og i sluttilstanden omregnet til energi ved hjælp af Einsteins masseformel (E = mc2). En reaktion med en positiv Q-værdi vil frigive energi i processen, mens en negativ Q-værdi betyder, at en reaktion kræver energi tilført for at kunne foregå.
Q-værdi
Definition
Q-værdien defineres ved forskellen mellem summen af masserne af atomkerner og partikler før en kernereaktion minus summen af masserne af atomkerner og partikler efter reaktionen:
Q = (Mi,1 + Mi,2 + … )c2 – (Mf,1 + Mf,2 + …)c2
Her står i for starttilstanden (initial) og f for sluttilstanden (final). Tallene refererer til de forskellige atomkerner og partikler.
Eksempler
α-henfald
I et α-henfald (alfahenfald) vil en atomkerne (med P protoner og N neutroner) udsende en α-partikel (en kerne bestående af to protoner og to neutroner). Derved vil atomkernen blive til en anden isotop med to protoner og to neutroner mindre:
Q = M(P,N)c2 – (M(P-2,N-2) + Mα)c2
Et eksempel er 238U, som henfalder ved hjælp af α-henfald til 234Th
Q = M238Uc2 – (M234 + Mα)c2 = 4,270 MeV
Fissionsreaktion
I fissionsreaktioner dannes en ustabil atomkerne, som henfalder ved at dele sig i to eller flere lettere atomkerner samt en række partikler. En måde at danne den ustabile kerne på kan være at tilføre en neutron til en stabil atomkerne. Q-værdien i en fissionsreaktion kan derfor beskrives ved
Q = (M(P,N) + mpartikel)c2 – (M(P1,N1) + M(P2,N2) + (P-(P1+P2)*MP + (N – (N1+N2))’MN)c2
MP og MN er massen af henholdsvis protonen og neutronen.
Et eksempel er dannelsen af 236U ved at bestråle 235U med én neutron. 236U vil så henfalde til f.eks. 141Ba, 92Kr og 3 neutroner. I det tilfælde bliver Q-værdien:
Q = (M + MN)c2 – (M 141Ba + M + 3MN)c2 = 173,278
Det bemærkes, at kun start- og sluttilstandene er benyttet. Massen af mellemtilstanden 236U behøver man ikke for at beregne Q-værdien.
Læs mere i Den Store Danske
- atomkerners masse
- kernereaktioner
- fission (kernefysisk proces)
Kommentarer
Kommentarer til artiklen bliver synlige for alle. Undlad at skrive følsomme oplysninger, for eksempel sundhedsoplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer, når de kan.
Du skal være logget ind for at kommentere.