बंधन ऊर्जा क्या है?

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क्या आपने कभी जलाऊ लकड़ी के टुकड़े पर नज़र डाली है और खुद से कहा, "जी, मुझे आश्चर्य है कि उस चीज़ को अलग करने में कितनी ऊर्जा लगेगी"? संभावना है, नहीं, आप कुछ लोगों को नहीं करते हैं। लेकिन भौतिकविदों के लिए, यह पूछना कि किसी चीज़ को उसके घटक टुकड़ों में अलग करने के लिए कितनी ऊर्जा की आवश्यकता होती है, वास्तव में एक बहुत महत्वपूर्ण प्रश्न है।

भौतिकी के क्षेत्र में, यह वह है जो बाध्यकारी ऊर्जा के रूप में जाना जाता है, या यांत्रिक ऊर्जा की मात्रा को एक परमाणु को अपने अलग-अलग हिस्सों में अलग करना होगा। इस अवधारणा का उपयोग वैज्ञानिकों द्वारा कई अलग-अलग स्तरों पर किया जाता है, जिसमें परमाणु स्तर, परमाणु स्तर और खगोल भौतिकी और रसायन विज्ञान शामिल हैं।

परमाणु बल:

जैसा कि कोई भी जो अपनी बुनियादी रसायन विज्ञान या भौतिकी को याद करता है, निश्चित रूप से जानता है, परमाणु नाभिक के रूप में ज्ञात उप-परमाणु कणों से बने होते हैं। इनमें पॉजिटिव चार्ज वाले कण (प्रोटॉन) और न्यूट्रल पार्टिकल्स (न्यूट्रॉन) होते हैं जो केंद्र में (नाभिक में) व्यवस्थित होते हैं। ये इलेक्ट्रॉनों से घिरे होते हैं जो नाभिक की परिक्रमा करते हैं और विभिन्न ऊर्जा स्तरों में व्यवस्थित होते हैं।

यही कारण है कि मूलभूत रूप से अलग-अलग चार्ज वाले उप-परमाणु कणों को एक साथ इतने करीब से मौजूद करने में सक्षम हैं, क्योंकि मजबूत परमाणु बल की उपस्थिति के कारण - ब्रह्मांड का एक मौलिक बल जो कम दूरी पर उप-परमाणु कणों को आकर्षित करने की अनुमति देता है। यह वह बल है जो प्रतिकारक बल (कूलम्ब बल के रूप में जाना जाता है) का प्रतिकार करता है जिससे कण एक दूसरे को पीछे हटाना चाहते हैं।

इसलिए, नाभिक को मुक्त अनबाउंड न्यूट्रॉन और प्रोटॉन की एक ही संख्या में विभाजित करने का कोई भी प्रयास - ताकि वे एक दूसरे से इतनी दूर / दूर हैं कि मजबूत परमाणु बल अब कणों को बातचीत करने का कारण नहीं बन सकता - को तोड़ने के लिए पर्याप्त ऊर्जा की आवश्यकता होगी ये परमाणु बंधन

इस प्रकार, बाध्यकारी ऊर्जा न केवल मजबूत परमाणु बल बांडों को तोड़ने के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा है, बल्कि यह एक साथ नाभिकों को पकड़ने वाले बंधन की ताकत का एक उपाय भी है।

परमाणु विखंडन और संलयन:

नाभिक को अलग करने के लिए, नाभिक को ऊर्जा की आपूर्ति की जानी चाहिए, जो आमतौर पर उच्च ऊर्जा कणों के साथ नाभिक पर बमबारी करके पूरा किया जाता है. प्रोटॉन के साथ भारी परमाणु नाभिक (जैसे यूरेनियम या प्लूटोनियम परमाणु) पर बमबारी के मामले में, यह परमाणु विखंडन के रूप में जाना जाता है।

हालांकि, बाध्यकारी ऊर्जा भी परमाणु संलयन में एक भूमिका निभाती है, जहां प्रकाश नाभिक एक साथ (जैसे हाइड्रोजन परमाणु), अन्य ऊर्जा राज्यों के तहत एक साथ बंधे होते हैं। यदि प्रकाश नाभिक फ्यूज, या जब भारी नाभिक विभाजित होता है, तो उत्पादों के लिए बाध्यकारी ऊर्जा अधिक होती है, या तो इन प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप "अतिरिक्त" बाध्यकारी ऊर्जा की रिहाई होगी। इस ऊर्जा को परमाणु ऊर्जा के रूप में संदर्भित किया जाता है, या शिथिल परमाणु ऊर्जा के रूप में।

यह देखा गया है कि किसी भी नाभिक का द्रव्यमान हमेशा व्यक्तिगत घटक नाभिकों के द्रव्यमान के योग से कम होता है जो इसे बनाते हैं। द्रव्यमान का "नुकसान" जिसके परिणामस्वरूप जब नाभिक छोटे नाभिक बनाने के लिए विभाजित होते हैं, या एक बड़ा नाभिक बनाने के लिए विलय होता है, को एक बाध्यकारी ऊर्जा के लिए भी जिम्मेदार ठहराया जाता है। यह लापता द्रव्यमान गर्मी या प्रकाश के रूप में प्रक्रिया के दौरान खो सकता है।

एक बार जब सिस्टम सामान्य तापमान पर ठंडा हो जाता है और ऊर्जा के स्तर के मामले में जमीनी राज्यों में लौटता है, तो सिस्टम में कम द्रव्यमान शेष होता है। उस स्थिति में, हटाए गए ताप वास्तव में बड़े पैमाने पर "घाटे" का प्रतिनिधित्व करते हैं, और गर्मी ही उस द्रव्यमान को बरकरार रखती है जो खो गया था (प्रारंभिक प्रणाली के दृष्टिकोण से)। यह द्रव्यमान किसी अन्य प्रणाली में दिखाई देता है जो ऊष्मा को अवशोषित करता है और तापीय ऊर्जा प्राप्त करता है।

बाध्यकारी ऊर्जा के प्रकार:

कड़ाई से बोलने पर, कई अलग-अलग प्रकार की बाध्यकारी ऊर्जा होती है, जो अध्ययन के विशेष क्षेत्र पर आधारित होती है। जब यह कण भौतिकी की बात आती है, तो बाध्यकारी ऊर्जा ऊर्जा को संदर्भित करती है एक परमाणु विद्युत चुम्बकीय बातचीत से निकलता है, और एक परमाणु को मुक्त परमाणु में अलग करने के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा भी है।

एक परमाणु, एक अणु, या एक आयन से इलेक्ट्रॉनों को निकालने के मामले में, आवश्यक ऊर्जा को "इलेक्ट्रॉन बाध्यकारी ऊर्जा" (उर्फ। आयनीकरण क्षमता) के रूप में जाना जाता है। सामान्य तौर पर, एक नाभिक में एकल प्रोटॉन या न्यूट्रॉन की बंधन ऊर्जा एक परमाणु में एकल इलेक्ट्रॉन की बंधन ऊर्जा से लगभग एक लाख गुना अधिक होती है।

खगोल भौतिकी में, वैज्ञानिक "गुरुत्वाकर्षण बाध्यकारी ऊर्जा" शब्द का उपयोग करते हैं, ऊर्जा की मात्रा को संदर्भित करने के लिए इसे (अनंत को) अकेले गुरुत्वाकर्षण द्वारा एक वस्तु को अलग करने के लिए ले जाएगा - अर्थात किसी भी तारकीय वस्तु जैसे तारा, ग्रह, या धूमकेतु। यह उस ऊर्जा की मात्रा को भी संदर्भित करता है जो मुक्त होती है (आमतौर पर गर्मी के रूप में) इस तरह की वस्तु के अभिवृद्धि के दौरान अनन्तता से गिरने वाली सामग्री से।

अंत में, वहाँ "बॉन्ड" ऊर्जा के रूप में जाना जाता है, जो रासायनिक बांडों में बंधन की ताकत का एक उपाय है, और यह भी रासायनिक घटक (गर्मी) की मात्रा है जो रासायनिक घटक को अपने घटक परमाणुओं में तोड़ने के लिए ले जाएगा। मूल रूप से, ऊर्जा को बाँधना बहुत ही ऐसी चीज़ है जो हमारे यूनिवर्स को एक साथ बांधती है। और जब इसके विभिन्न हिस्से अलग हो जाते हैं, तो इसे बाहर ले जाने के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा होती है।

बाध्यकारी ऊर्जा के अध्ययन में कई अनुप्रयोग हैं, जिनमें से कम से कम परमाणु ऊर्जा, बिजली और रासायनिक निर्माण नहीं हैं। और आने वाले वर्षों और दशकों में, यह परमाणु संलयन के विकास में आंतरिक होगा!

हमने अंतरिक्ष पत्रिका के लिए बाध्यकारी ऊर्जा के बारे में कई लेख लिखे हैं। यहाँ बोह्र का परमाणु मॉडल क्या है ?, जॉन डाल्टन का परमाणु मॉडल क्या है ?, बेर का हलवा परमाणु मॉडल क्या है ?, परमाणु द्रव्यमान क्या है ?, और सितारों में परमाणु संलयन।

यदि आप बाध्यकारी ऊर्जा के बारे में अधिक जानकारी चाहते हैं, तो न्यूक्लियर बाइंडिंग एनर्जी पर हाइपरफिज़िक्स लेख देखें।

हमने ब्रह्मांड में सभी महत्वपूर्ण नंबरों के बारे में खगोल विज्ञान कास्ट का एक पूरा प्रकरण दर्ज किया है। यहां सुनें, एपिसोड 45: ब्रह्मांड में महत्वपूर्ण संख्या।

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